办公建筑楼板辐射供冷系统设计探讨
引言
楼板辐射供冷是一种舒适度较高的新型空调技术。低温楼板辐射供冷构造上由有一定技术要求的塑料管直接埋设于土建楼板中，由于土建楼板存在较大的蓄冷能力，因此楼板辐射供冷系统属于慢反应系统，具有一定的“自调节”功能。该系统供水温度较高，为低品质冷源(地下水、地表水、太阳能)的利用提供了可能性。楼板辐射供冷系统在欧洲办公建筑中已有广泛应用，在我国应用实例较少。
1 室内设计参数确定
1.1 室内设计温度的确定
室内设计温度首先应满足人员舒适性要求。考虑到辐射供冷人体体感温度比室内设计温度低约2℃，在体感温度相同条件下，可适当提高室内设计温度。
1.2室内设计相对湿度的确定
为防止冷辐射板结露，冷辐射板表而任意一点的温度应高于室内空气露点温度，冷辐射板只能承担室内显热负荷，不能承担室内潜热负荷。冷辐射楼板舒适性温度下限为19℃，当楼板表面温度为19℃时，在室内设计参数为室温26℃，相对湿度65%时结露;室温28℃，相对湿度60%时结露。室温为24～28℃，相对湿度为50%～65%对应的室内露点温度t1。见表1。
表1 室内露点温度t1℃
2 供冷能力计算
Glueck在实验基础上给出了单位面积冷顶板供冷量q的计算公式：
q=8.92(ta –t s)1.1 (1)
式中ta为室内空气温度，℃;t s为冷辐射楼板表面温度，℃。
温差为3～9℃时对应的单位面积冷顶板供冷量q见表2。
表2 单位面积冷顶板供热量 W/m2
构造一个典型办公室，长6 m，宽2.4m，净高3.0 m。室内设计温湿度为26℃，55%。楼板辐射系统采用PB型塑料管材，公称直径为DN20，埋管间距为150 mm。布管示意图如图1所示。
图1 布管示意图
冷水供回水温度为16℃/20℃，考虑2℃传热温差，楼板表面温度为22℃，代人式(1)计算得单位面积冷顶板供冷量为W/m2。在相同计算模型下，该计算结果与德国超日公司的模拟计算结果40 W/m2。很接近。考虑到结构梁、柱的存在，有效埋管面积为房间使用面积的80%，单位建筑面积冷顶板供冷量为32W/m2.
3 独立新风系统设计
3.1 新风系统首先应满足室内人员舒适性的要求，按照《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)要求，办公建筑人员新风量为30 m3/(人·h)。
3.2 新风系统应承担室内全部湿负荷，新风除湿量的计算如下：
室内设计温度tn=26℃，相对湿度 55%，比焓hn=55.67kJ/kg，含湿量dn=11.54 g/kg。人均体积新风量为30 m3/(人·h)，新风密度取1.214 kg/m3。(忽略新风密度变化)，人均质量新风量为36.4 kg/(人·h)。
当室温为26℃，办公室内人员为极轻劳动时，人员散湿量为109 g/(人·h)。由于新风系统承担室内人员全部湿负荷，因此新风除湿量应大于3.0g/kg。
新风送风状态点受限于冷水供回水温度和空调机组的除湿能力。根据常规空调系统供回水温度为7℃/12℃，确定表冷器后新风出口参数为t1=14℃， 90%，dl=8.94g/kg，考虑机器温升1.5℃，送风状态点空气参数为t0=15.5℃，d0=8.94 g/kg，h0= 38.27 kJ/kg。
新风除湿量△d=dn一d0=2.6g/kg<3.0g/kg，说明人均新风量为30m3/(人·h)不能满足室内人员除湿要求。
经计算，必须增加人均新风量至35 m3/(人·h)，此时需要的除湿量为2.56g/kg，△d=2.6g/kg>2.56 g/kg，能够满足人员除湿要求。考虑到除湿的可靠性，附加一定的安全余量，取人均新风量为40 m3/(人·h)。
5 小结
办公建筑楼板辐射供冷空调系统在欧洲一些发达国家应用较为广泛，在我国还属于一种较新的空调方式。与传统空调系统设计相比，楼板辐射供冷空调系统设计具有很多不同之处。室内设计参数在满足人员舒适性要求基础上，应严格进行防结露计算，保证冷辐射楼板表面任意一点的温度应高于室内空气露点温度。冷辐射楼板不具备除湿能力，只能承担显热负荷，而潜热负荷全部由新风系统承担。冷辐射供冷楼板受到室内露点温度的控制，供冷能力有限，一般在40 W/m2。(有效辐射面积)左右，新风系统可以承担33.5 W/m2。(建筑面积)供冷量，冷负荷不足部分可由辅助风机盘管系统提供。
