水——空气辐射板空调系统

定义

水——空气辐射板空调系统是由辐射板作为末端装置与新风系统相结合的新型半集中式空调系统。

辐射板的分类

辐射板一般以水作为冷媒传递能量，其密度大、占空间小、效率高；冷水通过特殊结构的系统末端设备——辐射板，将能量传递到表面，并通过对流和辐射的方式直接与室内空气环境进行换热，极大地简化了能量从冷源到终端用户——室内环境之间的传递过程，减少不可逆损失，提高低品质自然冷源的可利用性。 辐射板大致分为两种类型：一类是秉承辐射供暖楼板思想，将特制的塑料管直接埋进混凝土楼板中，形成冷辐射地板或者顶板；另一种是以金属或者塑料为材料，制成模块化的辐射板产品，安装在室内形成冷辐射吊顶或者墙壁，这类辐射板的结构形式较多。 按照辐射板结构划分，有“混凝土拉心”行，“三明治”型，“冷网格”型，“双层波状不锈钢”型，“多通道塑料板”型等不同的辐射板形式‘按照辐射表面的位置划分，出现了辐射顶板供冷，辐射地板供冷，和垂直墙壁供冷等不同系统形式。

①“混凝土核心”结构（Concrete Core，简称C型）
“混凝土核心”结构是沿袭辐射供暖楼板思路而设计的辐射板，它将特制的塑料管（如高交联度的聚乙烯PE为材料）或不锈钢，在楼板浇筑前后将其排布并固定在钢筋网上，浇筑混凝土后，就能够形成“混凝土核心”结构。这种工艺成熟且造价低廉，但是系统惯性大、启动时间长、动态响应慢，有时不利于控制调节，需要很长时间的预冷/预热时间。
②“三明治”结构（Sandwich，简称S型）
“三明治”结构是以金属，如铜、铝和钢，为主要材料制成的模块化辐射板产品，主要用作吊顶板。这种结构的辐射吊顶板集装饰和环境调节功能于一体，是目前运用最广泛的辐射板结构。但由于S型辐射板质量大、消耗金属较多，价格偏高，且由于辐射板厚度与小孔的影响，其肋片效率较低，表面温度不均匀。
③“冷网格”结构（Cooling Grid，简称G型）
“冷网格”结构一般以塑料为材料，制成直径小（外径2-3mm、间距10-20mm）的密度细管，两端与分水、集水联箱相连，形成“冷网格”结构。这种结构可与金属板结合形成模块化辐射板产品，也可以直接与楼板或吊顶板连接，因而在改造项目中得到较为广泛的运用。这一结构的突出特点是布置灵活，并且质量轻，价格便宜。但是塑料之间、塑料与金属之间的连接件要求较高。
④“双层波状不锈钢膜”结构（Two Corrugated Stainless Steel Foils, 简称F型）
“双层波状不锈钢膜”结构是由两块分别压模成型的薄不锈钢板（约0.6mm厚）点焊在一起，由于两块板凹凸有序，因此在两块板间形成水流通道。这种结构大大降低了从水到室内空气的传热热阻，可以作为吊顶板安装于室内或固定在垂直墙壁上。这种结构对生产工艺，特别是金属板的加工工艺要求较高。水流可在板内通道均匀分布，系统性能很好。
⑤“多通道塑料板”结构（Multi-Channel Plastic Panel，简称P型）
“多通道塑料板”结构是清华大学研制的新型辐射板结构，它采用硬聚氯乙烯PVC或硬聚乙烯PE为材料，通过挤塑成型工艺制造出多通道并联的塑料辐射板主体，再与端部密封件连接形成模块化的辐射板。这种结构同样大大降低了从水到室内空气的传热热阻，并使用价格相对低廉的塑料为材料，大大降低了成本和重量，成为极具竞争力的新型产品。

组成与形式

利用辐射板供冷虽然可获得舒适的环境，但是它无除湿能力且无法解决新风供应问题。因此必须与新风系统结合在一起使用。因此，水——空气辐射板空调系统是由新风系统和水系统所组成。

①新风系统
新风在室内的送风方式主要是混合送风和置换通风。对于混合送风，冷吊顶系统的新风量通常很小，因此不宜采用。而置换通风，低于室内温度的新风靠近地面缓缓送出，并沿地面弥散开来，遇到热源（人体或发热设备）后，在热浮升力的作用下向上流动。人处于比较干净的新风中间，充分地利用了新风，对于新风量的要求也相对较小。
②冷却吊顶的水系统
必须同时考虑冷却吊顶系统和新风系统对水系统的不同要求：
为了避免冷却吊顶表面结露，冷却吊顶要求的供水温度比较高，而新风系统的供水温度因除湿的要求要比冷却吊顶低得多；
一般来说冷却吊顶供、回水温差为2℃，而新风系统的供、回水温差为5℃。

系统特点

优点：

①冷却吊顶的传热中辐射部分所占的比例较高，这样可降低室内垂直温度梯度，提高人体舒适感，使室内环境的舒适性提高；
②冷却吊顶的供水温度较高，一般在16℃左右，采用合理的冷却吊顶水系统形式，可相应地提高制冷机组的蒸发温度，改善制冷机性能系数，进而降低其能耗；
③冷却吊顶系统冷水温度较高，因而可以采用多种形式的冷源，如自然冷源（冷却水、地下水等），如辐射板的冷水采用独立的人工制冷装置制备时，则它的COP值高，比常规系统高25%左右，比较节能；
④冷却吊顶设备体积较小，所以占用的建筑空间较小

缺点：

①冷却吊顶的表面温度要高于室内空气的露点温度，否则吊顶表面就要结露
②为避免结露，冷却吊顶的供水温度较高，使单位面积制冷量受到限制
③湿度较大地区应用冷却吊顶系统时，新风机组冷却盘管的冷却除湿量较大，有时会受到冷却盘管结构尺寸的限制
④这种系统的除湿能力供冷能力都比较弱，因此冷却吊顶系统不适合用于室内湿负荷较大的场所，只能用于单位面积冷负荷和湿负荷较小的场所

适用性：

室内舒适度要求较高的场所或层高较低的建筑物。

参考资料

《空调工程》，黄翔主编，2013