陽(yáng)光房項(xiàng)目暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用

桂超

摘要：本文旨在為陽(yáng)光房及多面幕墻的建筑項(xiàng)目提供相應(yīng)暖通設(shè)計(jì)解決方案，文章通過(guò)北京市密云區(qū)某民宿會(huì)所項(xiàng)目，因地制宜對(duì)比多種暖通設(shè)計(jì)方案各自特點(diǎn)，選出針對(duì)此類項(xiàng)目最為適宜的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)方案的舒適性、節(jié)能性進(jìn)行綜合分析。文章最后介紹地板對(duì)流器在設(shè)計(jì)實(shí)例中的應(yīng)用情況，并對(duì)本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案中使用的地板對(duì)流器的未來(lái)應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：地板對(duì)流器? ?陽(yáng)光房? 節(jié)能

0引 言

隨著生活水平的不斷提高，居住環(huán)境不僅僅要滿足最基本的居住需求，還要符合現(xiàn)代人對(duì)于建筑及景觀的審美需求。為了能夠更好利用室外自然采光、獲得更好建筑視野，現(xiàn)代建筑越來(lái)越多的使用幕墻元素。但在使用大面積的幕墻元素中也會(huì)遇到很多實(shí)際應(yīng)用上的問(wèn)題：例如居住的熱舒適度受室外環(huán)境影響較大、幕墻夜間結(jié)露、空調(diào)設(shè)備設(shè)計(jì)負(fù)荷增大、不利節(jié)能等問(wèn)題。因此本文將由具體項(xiàng)目引入，討論此類項(xiàng)目的解決方法。

1.項(xiàng)目概況：

該項(xiàng)目位于北京市密云區(qū)，室外氣象參數(shù)為冬季供暖室外計(jì)算溫度-7.6℃，冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度-3.6℃，冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度-9.9℃，冬季空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度為44%;夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.5℃，夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度29.7℃，夏季空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度為61%[1]。室內(nèi)夏季設(shè)計(jì)溫度為26℃，設(shè)計(jì)濕度50%，冬季設(shè)計(jì)溫度為18℃，設(shè)計(jì)濕度40%。

本項(xiàng)目建筑使用性質(zhì)：民宿會(huì)所，總占地面積：約3000平方米，共分為兩大部分：園內(nèi)景觀及居住區(qū)域。陽(yáng)光房位于園內(nèi)景觀中心處，景觀內(nèi)夏季蓄水，陽(yáng)光房四面環(huán)水，僅有一走廊連接岸邊。陽(yáng)光房建筑面積100平方米，凈高4m，四面及頂部均由玻璃幕墻組成。

2.陽(yáng)光房外維護(hù)結(jié)構(gòu)及冷熱源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)：

考慮到陽(yáng)光房的節(jié)能性，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用6low-e+12A+6mm中空鋼化玻璃幕墻組成及金屬構(gòu)件組成，幕墻傳熱系數(shù)K僅為1.76W/（㎡*K），結(jié)構(gòu)采用的金屬構(gòu)件為鋁材和角鋼，經(jīng)過(guò)計(jì)算外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合傳熱系數(shù)僅為2.0W/（㎡*K）。經(jīng)負(fù)荷計(jì)算可知，夏季冷負(fù)荷為17.1KW，冷負(fù)荷指標(biāo)為171W/㎡，冬季熱負(fù)荷為27.7KW，熱指標(biāo)為277W/㎡，以上負(fù)荷已考慮新風(fēng)及外遮陽(yáng)等因素。

性能良好的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠在保證建筑物良好的采光的同時(shí)，兼具良好的保溫隔熱性能，降低冬夏季熱、冷負(fù)荷及冷熱負(fù)荷隨室外溫度劇烈波動(dòng)的幅度。除此之外，圍護(hù)結(jié)構(gòu)密封性達(dá)到相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求后，有效減少了冬夏季室外空氣滲透，夏季減少了室內(nèi)濕空氣滲入，降低室內(nèi)負(fù)荷及能耗。

眾所周知，夏季空調(diào)負(fù)荷主要來(lái)自于太陽(yáng)輻射，而想要降低外圍護(hù)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的負(fù)荷和能耗就必須采取遮陽(yáng)措施。但在冬季的晴朗天氣下，太陽(yáng)輻射卻可以很大程度上減少室內(nèi)熱負(fù)荷降低末端能耗，故本項(xiàng)目室內(nèi)屋頂及四面均設(shè)有活動(dòng)的百葉遮陽(yáng)設(shè)施，以便根據(jù)室外天氣條件隨時(shí)調(diào)整遮陽(yáng)設(shè)施。

考慮到系統(tǒng)節(jié)能性，本項(xiàng)目中采用空氣源熱泵做為冷熱源，熱泵采用噴氣增焓技術(shù)，相較普通系統(tǒng)增設(shè)了經(jīng)濟(jì)器、壓縮機(jī)上加設(shè)噴射口，系統(tǒng)能夠有效改善高壓縮比工況下排氣溫度過(guò)高的情況，拓展低溫制熱的運(yùn)行范圍，冬季最低運(yùn)行溫度可達(dá)零下20℃，與同排量普通壓縮機(jī)系統(tǒng)相比，冷熱量提升主要來(lái)自于系統(tǒng)蒸發(fā)器的進(jìn)出口單位質(zhì)量工質(zhì)焓差的增加，而非單純依靠工質(zhì)流量增加提高冷熱量，冷熱量的增加程度大于功率增長(zhǎng)的程度，且在設(shè)計(jì)溫度下COP值不低于2.5，冷熱源系統(tǒng)節(jié)能性有所提升。熱泵夏季供回水溫度為7/12 ℃，冬季供回水溫度為45/40 ℃。冷熱水供回水溫差均為5℃，冷熱量相差不大的情況下，冷熱水輸送采用一套泵組，輸配系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，，能夠根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化調(diào)整流量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

考慮到人員舒適性及節(jié)能性，新風(fēng)換氣次數(shù)設(shè)計(jì)為1次/h，新風(fēng)由項(xiàng)目中居住地區(qū)的組合式空氣處理機(jī)處理到室內(nèi)設(shè)計(jì)工況后，通過(guò)埋地新風(fēng)管道輸送到末端設(shè)備接口處，與設(shè)備送風(fēng)混合后吹出。室內(nèi)保持正壓，陽(yáng)光房頂部開設(shè)電動(dòng)通風(fēng)開啟扇進(jìn)行排風(fēng)，可根據(jù)通風(fēng)量調(diào)整開啟扇開度，開啟扇總計(jì)開啟通風(fēng)面積不小于1平方米。

3.陽(yáng)光房節(jié)能設(shè)計(jì)末端解決方案比選：

該項(xiàng)目在末端選擇上主要有兩個(gè)難點(diǎn)：其一是由于項(xiàng)目的特殊性，陽(yáng)光房頂部不能吊裝任何空調(diào)及通風(fēng)設(shè)備，只能選擇將設(shè)備鋪設(shè)在地面位置，對(duì)設(shè)備類型的選擇及安裝設(shè)計(jì)有一定要求。其二是冬季供水溫度不高，僅為為45/40 ℃，遠(yuǎn)低于普通市政供水溫度（95/70℃）末端需要采用能夠利用低品位熱能的設(shè)備，且散熱量能夠達(dá)到室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)要求。目前考慮的方案有如下幾種：

3.1采用鋪設(shè)盤管制冷制熱：

通過(guò)地板下鋪設(shè)盤管的方式制冷制熱，冬季當(dāng)房間地面面層鋪設(shè)水泥、石材或陶瓷等，加熱管間距為100mm時(shí)，根據(jù)熱泵供回水溫度可得，地暖平均水溫為42.5℃，采用發(fā)泡水泥絕熱層的混凝土填充式熱水輻射地面單位面積的向上供熱量也僅為171.8W/㎡[2]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到負(fù)荷計(jì)算值，由此僅采用地板下鋪設(shè)盤管的方式并不能夠滿足室內(nèi)負(fù)荷需求。

夏季僅采用地板下鋪設(shè)盤管的方式僅能承擔(dān)室內(nèi)部分顯熱負(fù)荷，但該項(xiàng)目夏季四面鄰水，濕負(fù)荷較大，如采用該種方式則需同時(shí)搭配除濕機(jī)同時(shí)使用，占用室內(nèi)空間。

3.2裝設(shè)明裝落地式風(fēng)盤

采用明裝風(fēng)盤風(fēng)盤制冷采暖，單臺(tái)制冷制熱量最高可達(dá)8～10KW/臺(tái)，制冷制熱量可以滿足負(fù)荷要求，但風(fēng)盤設(shè)備均需明裝，極大地影響了室內(nèi)設(shè)計(jì)的美觀性，且明裝風(fēng)盤的送風(fēng)角度多為垂直于地面，對(duì)于冬季晚間幕墻結(jié)露的問(wèn)題在實(shí)際使用中效果不佳。

3.3裝設(shè)地板對(duì)流器+組合式空氣處理機(jī)組

地板對(duì)流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由外部框架、電源適配器（220v轉(zhuǎn)為36v）、動(dòng)態(tài)能效增強(qiáng)裝置（DBE風(fēng)機(jī)）、熱交換器及冷凝水接水盤組成。

本項(xiàng)目中采用的地板對(duì)流器的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)：

（1）舒適性：地板對(duì)流器主要依靠對(duì)流方式進(jìn)行換熱，熱氣流能夠快速且均勻的擴(kuò)散到整個(gè)供暖區(qū)域。響應(yīng)速度快且能夠通過(guò)設(shè)備中的變頻直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)精確控溫。本項(xiàng)目中地板對(duì)流器安裝在地板高度之下，安裝位置距離幕墻20cm左右，送風(fēng)角度與水平呈30°角，冬季可對(duì)幕墻進(jìn)行加熱，防止幕墻結(jié)露和冷風(fēng)侵入。設(shè)備出口風(fēng)速為1m/s左右，較低的風(fēng)速不僅減少了設(shè)備的吹風(fēng)感，更降低了噪聲。

（2）節(jié)能性：在冬季制熱時(shí)能夠利用熱泵低品位熱能進(jìn)行采暖，最低供水溫度可達(dá)35℃。夏季系統(tǒng)采用空調(diào)結(jié)合通風(fēng)的方式，地面冷氣密度較大下沉在房間底部，熱空氣密度較輕浮于房間上部，使熱空氣分層在房間上部地區(qū)，通過(guò)置換通風(fēng)方式從陽(yáng)光房上部開啟扇排出，減少需要空調(diào)設(shè)備處理的負(fù)荷。

4.設(shè)計(jì)方案應(yīng)用及實(shí)測(cè)情況介紹：

本項(xiàng)目中在房間四個(gè)方向分別布置5臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備的制冷量為1.4KW，總計(jì)28KW;制熱量為2.2KW，總計(jì)44KW，能夠滿足室內(nèi)設(shè)計(jì)需求。安裝完成后，室內(nèi)中心及房間內(nèi)四面測(cè)溫點(diǎn)（高度1.5m處）實(shí)測(cè)溫度均可達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。

5.應(yīng)用前景展望：

在本項(xiàng)目中，風(fēng)冷熱泵協(xié)同地板對(duì)流器系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)水景觀中的陽(yáng)光房中。此類系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用在與本項(xiàng)目類似的陽(yáng)光房項(xiàng)目當(dāng)中，也可以在酒店大堂、展廳、機(jī)場(chǎng)航站樓等高挑空大面積落地幕墻項(xiàng)目中應(yīng)用。本項(xiàng)目系統(tǒng)耦合多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，兼顧舒適與經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)與室內(nèi)裝潢有很好地結(jié)合，具備良好的推廣意義及應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]. 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50736-2012 附錄A

[2]. 輻射供暖供冷規(guī)程 JGJ 142-2012 附錄B

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