冷梁

冷梁系統是在盤管內的水和管外空氣之間的溫差驅動下形成氣流循環,通過室內空氣和盤管之間的對流和輻射來達到空氣調節目的的系統。

基本介紹

• 中文名：冷梁
• 作用：空氣調節
• 分類：空調系統
• 功能：製冷、供熱和通風功能
• 類型：裸露式和鑲嵌式、主動式冷梁等
• 工作原理：對流和輻射

一、冷梁的分類

對冷梁有不同的分類方法,根據安裝方式不同,可以分成裸露式和鑲嵌式兩類。裸露式冷梁的熱效率高,但受建築限制。鑲嵌式冷梁美觀大方,但會減少室內獲得的冷量。依據是否有室外空氣供給,冷梁還可以分為主動式冷梁和被動式冷梁兩種形式。其中被動式冷梁則只能在夏天製冷不能在冬天制熱從而不適合套用於熱泵系統；主動式冷梁可以完成製冷和制熱的功能。

二、冷梁的工作原理

主動型冷梁系統是一種集製冷、供熱和通風功能為一體的空調系統，它能夠提供良好的室內氣候環境及單獨區域的控制。一次風主要用來對消除室內濕負荷，同時也可以供熱、供冷和保證新風；末端換熱盤管用來進行室內熱/冷負荷的處理。在夏天，經過處理的主氣流進入到冷梁中，然後通過噴嘴進入到冷梁的下端。根據文丘里效應，當高速流動的氣流通過阻擋物時，在阻擋物的背風面上方連線埠附近氣壓相對較低，從而產生吸附作用，冷梁下端的房間空氣由於這一作用而向上流動，在通過換熱器的時候得到了冷卻。冷卻後的空氣和主氣流混合在一起，溫度低於房間溫度，然後進入到房間中冷卻那裡的空氣。經過如此相同的循環，房間的熱量被冷卻盤管帶走，從而達到了製冷的作用。在冬天換熱器中流動的是熱水，這樣冷梁起到了制熱的作用。
主動式冷梁的盤管下一般都配有凝水盤,一旦冷水溫度低於露點溫度產生結露,凝結水可由凝水盤收集。
被動型冷梁系統是一種集製冷換熱功能的空調系統，該系統要結合獨立的一次風系統運行。一次風主要用來對消除室內濕負荷和保證新風。被動型冷梁末端依靠完全自然對流原理進行製冷換熱，熱氣流上升冷氣流下沉，會使室內產生循環氣流。該冷梁系統集舒適、低噪音、節能和低維護的優點於一體。

從冷梁流出的空氣會形成兩股相反方向的氣流，沿著吊頂流向冷梁的兩側，這樣的氣流形成了非常好的房間氣流組織。沿著吊頂流動的氣流形成了科恩達效應從而沿著天花板流動，然後緩緩的流到用冷場合。由於沒有風機的強吹風，用戶在用冷區域中會感覺到非常的舒適；冷梁形成的空氣循環很均勻，給人的感覺是在自然界中，這樣就會增加用戶的溫馨感和自然感，從而提高了生活的質量。其中，左邊靠窗處夏季因受日射熱及傳導熱影響，使該區域自然對流明顯，空氣形成較大浮力，容易產生送風氣流被吹離玻璃外窗，這種現象被稱為阻斷效應，導致外圍區局部高溫空氣分布不良現象。因此空氣的射流方向應避免玻璃垂直。

三、冷梁的優點

(1)能力範圍廣，冷梁具有較高的冷卻和加熱能力。
(2)安裝簡易，冷梁設備能輕易地融合到各種材料的吊頂中去。
(3)低噪音，經過特殊處理的噴嘴在產生最大效應的同時保持了最小的噪音。
(4)無電機，節省能源。
(5)適應性，冷梁設備可以有不同的長度和寬度，這就使冷梁幾乎適用於所有吊頂。

四、冷梁的缺點

初投資較高,失控時會產生冷凝水,因此,如何有效探測、避免和控制製冷狀態下吊頂的結露問題以及一旦失控時如何處理冷凝水是影響冷梁發展的重要問題。此外,冷梁送風系統的套用會受到以下因素的限制:
(1)圍護結構的氣密性不良時會造成室外濕熱的空氣滲入,與冷梁接觸可能會產生冷凝水。
(2)因冷梁系統的盤管為乾盤管,不適用於餐廳、健身房、游泳池等室內潛熱負荷比較大而有冷凝風險的場所。
(3)冷梁系統不適用於各等級工業潔淨室或生物潔淨室等對室內換氣次數要求較高的場所。
(4)冷梁系統不適用於化學實驗室等室內污染源較多、設有排氣櫃的場所。

五、冷梁系統控制的設計

1.冷梁的空氣處理

冷梁系統的一次空氣通常是新風,可以使用部分迴風。採用新迴風混合可以節省能量，但是須設迴風，所以風管系統會比較複雜。冷梁系統的新迴風混合的空氣處理過程:
首先室外新風與室內迴風混合得到狀態點Q,由混合點Q冷卻到機器露點K;由送風溫差沿室內等濕線得到送風狀態點O,狀態點K與O混合至點C，沿室內空氣熱濕比線到達室內狀態點N。
冷梁的設計步驟：　　（1）在焓濕圖上過室內狀態點N,再由送風溫差確定送風狀態點O。
（2）由新迴風混合比例,得到混合後點Q,QK為新迴風混合後的處理過程,混合後的風須要承擔的濕負荷為:,為含濕量,為新迴風混合後的空氣品質,由上式得到，K點為與U=95%的交點。
（3）誘導比:,由此可以確定C點。
（4）室內餘熱量Q分別由,負擔,故。其中一次空氣處理箱處理冷量;冷量內盤管處理冷量。
決定主動式冷梁系統性能的一個重要參數是誘導比(n),定義為二次空氣流量與一次空氣流量之比誘導比的大小反映了在同樣的一次空氣量情況下,冷梁冷卻(或加熱)能力的大小。誘導比大,其冷卻(加熱)能力就大。換言之,為獲得一定的冷卻(或加熱)能力,誘導比大的冷梁所需的一次空氣量小。但誘導比的大小同樣也反映了噪聲和一次空氣的壓力損失的大小。冷梁的誘導比越大,其一次空氣的壓力損失也越大。

2.冷梁配水系統的控制

輸配水系統是冷梁系統的一個重要組成部分。以主動式冷梁為例,由於空調箱的冷凍水與冷梁的冷凍水的溫度不同,相差較大,所以需要兩套冷水機組,即高溫冷水機組和低溫冷水機組,考慮較好的製冷效果,兩套冷水機組的供回水溫度分別為:7℃/12℃,16℃/19℃。針對文獻中冷梁配水系統的控制圖,發現其如果低溫水機組發生故障時,其只能用高溫水機組代替低溫水機組,而其自身失去應有的作用，即只有去空調箱的冷卻水而沒有去冷梁的冷卻水。經過改善後，不管哪個冷水機組發生故障，都能保證系統的穩定的運行。
正常情況下，兩個機組都正常運行，閥門1、2、3、4均關閉，循環泵A、B開啟；當低溫冷水機組出現故障時，用高溫冷水水機組來帶動整個系統的運行，閥門2、3、4開啟，閥門1關閉，循環泵A、C開啟；當高溫冷水機組出現故障時，用低溫冷水機組來帶動整個系統的運行，閥門1、4開啟，閥門2、3關閉，循環泵A、B開啟。
正常情況下,高溫水泵將16℃的高溫冷凍水送入冷梁,在房間內吸收熱量後,回水溫度升高,通過回水管進入集水器。冷梁供水管安裝有一個電動調節閥,由房間溫控器控制電動調節閥的開啟度,當房間溫度高於設定值時,增大閥門開啟度;低於設定值時,減小閥門開啟度,以維持房間內溫度恆定。誘導新風經過空氣處理器處理後通過冷梁送入房間,由於室內辦公人數變化不大,須要的新風量基本恆定,所以送風機採用定頻運行。

3.冷梁預防結露控制系統

為了保證冷梁不產生結露，室內空氣相對濕度一般控制在50%以下，同時也需安裝結露預防進水溫度感應器測出進入冷梁的冷卻水的溫度,溫度控制器通過測出室內空氣溫度，濕度然後計算出露點溫度,與在冷吊頂控制器內進行比較得出偏差，當偏差e是負偏差時，則電動閥關閉，誘導空氣停止冷卻，室內溫度升高，冷梁盤管處便不會結露。