輻射供冷

主要依靠供冷部件與圍護結構內表面之間的輻射換熱向房間供冷的供冷方式稱為輻射供冷。

基本介紹

• 中文名：輻射供冷
• 用途：建築供冷和工業建築降溫
• 套用：空氣調節

供冷系統組成

一般輻射供冷系統結合相關空調系統進行合理配置，由冷熱源、輻射供冷供熱末端系統及獨立除濕新風系統三部分組成。

1.空調冷熱源部分

空調冷熱源採用高效率、低污染、使用可再生能源的主機。如利用地熱、地（下）表水等可再生資源作為冷熱源的空調系統，或者高效率的製冷制熱空調系統。

（1）土壤源熱泵（地源熱泵）

土壤熱泵系統採用垂直（埋管深度在地下100m以內，也可利用建築混凝土樁基埋管）或水平埋管形式，利用地下淺層土壤溫度常年保持在10～20℃左右的特點，通過地下埋管管內的介質循環與土壤進行閉式熱交換以達到供冷供熱的目的。夏季通過熱泵將建築物內的熱量轉移到地下，對建築進行降溫；冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高品位對建築物供暖。同時還可提供衛生熱水。土壤源為可再生性能源，由於地下換熱器為閉式系統，不會污染地下水資源，對環境零污染。

為保證土壤源熱泵長期穩定運行的關鍵技術，就是地下換熱器系統的精確設計與良好的安裝工藝。

（2）水源熱泵

水源熱泵，直接利用地下水或者江河湖泊水塘作為空調系統的冷熱源，夏季吸收建築物餘熱量，冬季向建築物輸送熱量。分為開式系統和閉式系統兩類。

開式系統：直接採用地下水作為空調系統的冷熱源時，如果處理不當，有可能污染地下水，或者取水與回灌量的不平衡，從而造成系統不能安全穩定地長期運行。所以此方式，雖然能源具有可再生性，但是由於設計要求較高，並且受地質條件和當地政策的限制，應根據實際情況慎重選用。

閉式系統：採用江河、湖泊、水塘等地表水作為冷熱源時，由於通常採用閉式系統，對環境無污染，且安裝方便，在地表水資源豐富的地區採用較好。

（3）風冷熱泵機組

風冷熱泵機組主要套用在冬冷夏熱（冬季非供暖）地區。由於其安裝方便、圍護簡單，對於家庭等分散用戶是一個有效的選擇

2.空調末端部分

供冷輻射與環境的熱交換一般有兩種形式，即對流和輻射，因此根據這兩種熱交換的形式，其末端也對應兩種設備，即對流式和輻射式。對流式供冷還可以分為，主動式冷梁和被動式冷梁。

輻射式可以分為吊頂式和樓板式兩種。樓板式又可以分為毛細管式和混凝土式。毛細管式一般使用內徑很小的塑膠管，供冷能力有限，一般為40~65W/m2。對室內負荷變化的反應快，而在輻射能力相當的情況下造價低、安裝簡捷、節約建築空間。可以根據客戶要求定製尺寸、乾濕式建築施工要求均可。混凝土式是把冷水管直接進入樓板混凝土中，與建築圍護結構形成一體，它的供冷能力更小，只有30W/m2，一般滿足建築的基礎冷負荷。吊頂式在閉式平滑表面，它一般直接懸吊在天花板下方。吊頂式在房間垂直方向上溫度波動極小，提供的冷量不超過100W/m2。總體來說，輻射式供冷引起的室內空氣對流風速很小，室內人員沒有吹風感，一般套用於冷負荷不太大的場所，如辦公室、學校、銀行等。

其優點為：

（1）節能和舒適。夏季不需低溫冷水，供水溫度為16℃時，空調系統的運行效率可達到10.0。空調末端系統可以和任何形式的冷熱源結合使用，尤其是與土壤源熱泵、閉式地表水水源熱泵配套使用，由於夏季可以直供，不需要開啟機組製冷，節能效果更明顯。同時具有舒適性高的優點。

（2）空氣品質好。輻射空調系統採用獨立新風形式，不存在和迴風的混合，因而空調品質好。

（3）節省建築空間。基本不占用吊頂空間，因而可降低房間層高要求，從而大大節省建築投資。而且安裝方便、快捷，經濟性好。缺點：供冷能力不強，局限性小。

對流式吊頂一般有強化空氣流動的縫隙，加強對流換熱，其所占換熱比例超過50%。對流式系統的房間垂直方向溫度波動也較小，一般在2K以內，比輻射式略高。提供的供冷量也不超過。風速比輻射式高，但也不會超過0.15m/s。這種供冷方式適合冷負荷較大的場所，如商場、超市等。

3.獨立除濕新風系統

輻射供冷不能去除室內的潛熱負荷，因此，可以利用獨立的新風系統來承擔潛熱負荷。另外，為避免輻射表面出現結露的現象，新風系統也要進行除濕處理。

輻射供冷的其他設計要求

送風方式的選擇

為保證室內的良好熱舒適性，避免產生吹風感，達到節能的要求，因此一般選用天花板頂送風和置換通風。

（1）天花板頂送風方式技術比較成熟，獨立新風系統可以直接選用和全空氣系統相似的空調機組，再配合高吸入性的旋流風口，這樣新風（經冷卻除濕）可以不需要再加熱，而直接送入房間，而且人員不會有吹風感，另外，頂送風可以加強空氣的擾動，提高換熱效果，從而提高供冷量。

（2）置換通風的換氣效率、能量利用效率都高於天花板頂送風系統。但由於置換通風要求的送風溫差不宜大（低於3K），須對新風進行再加熱，因此造成了能源浪費。

輻射供冷套用注意事項

輻射供冷具有節能、舒適性好、節省建築空間等優點，在套用過程中，應注意以下幾點：

（1）輻射供冷系統應該與置換通風、天花板頂送風相結合，互相取長補短。特別是蒸發冷卻與輻射供冷相結合的半集中式空調系統由於採用了零費用的蒸發冷卻技術，符合國家節能減排的政策，有著廣闊的市場前景。因此，蒸發冷卻與輻射末端相結合的半集中式空調系統已成為業內關注的研究熱點。

（2）採用輻射供冷與置換通風系統相結合時，輻射供冷承擔室內顯熱複合；置換通風承擔新風的潛熱負荷和濕負荷。但是冷負荷分配是個關鍵的問題，有待於繼續研究討論。

（3）採用輻射供冷系統時，除濕是個關鍵問題。隨著除濕技術的發展，輻射供冷將呈現更多的形式，其供冷能力也將大幅度的提高。

現狀

輻射供冷20世紀70年起代源於歐洲，早在上個世紀90年代就在歐洲一些已開發國家的的民用建築中得到具體套用。在歐洲已廣泛套用於商場、超市、銀行等場所，特別在德國和瑞士。

輻射供熱系統，在我國已經有了多年的套用歷史，其舒適性和節能效益得到了業內同行的一致好評。輻射供冷有著與傳統空調無法比擬的優勢，但輻射供冷在我國起步較晚，至今還未有實際場所大面積的套用，僅僅停留在理論研究和實驗室論證的階段。隨著國家提倡節能減排的政策越來越強烈，低碳建築不斷被廣泛套用，再加上人們對室內空調的舒適性要求越來越高，因此，輻射供冷是相當有前景的。