冷却顶板空调系统

冷却顶板空调系统分析摘要：从理论上对冷却吊顶空调系统的结构、换热计算及空气处理过程进行了分析，并对其结构设计提出了一些改进意见。关键字：冷却顶板结构对流辐射1.概述冷却顶板空调系统主要靠冷辐射面提供冷量。目前国外已有许多专家学者对冷却吊顶空调系统进行了大量的理论和实验研究，主要包括该系统的设计方法、室内热环境及其控制方法、系统的能耗指标等。而且，在德国和北欧已有很多应用冷却吊顶空调系统的工程实例，冷却吊顶设备也不断地更新换代，该系统大有替代传统全空气空调系统的趋势。本文从理论上对冷却吊顶空调系统的结构、换热计算及空气处理过程进行了分析，并依据换热分析结果对冷却吊顶的结构设计提出了一些改进意见。2.冷却顶板的结构分析冷却顶板水管与金属顶板可以制作成一体，直接形成一顶板单元(见图1a)，或者通过传热片把水管和金属顶板联结起来，形成一吊顶单元(见图1b)，另外水管也可以以毛细管的形式镶嵌在顶板内，组装成一安装单元(见图1c)。一体式结构复杂，工期较长，不能保证质量；镶嵌式需要较高的机械工艺成本较大另外对水质要求较高；而单元式可以以产品的形式在工厂内部进行组装，效率较高质量有保证，所以建筑业和现代工业的不断发展，单元式应该是今后发展的趋势。图2即为笔者曾经参与设计的冷却顶板结构形式，图3为其正视图放大图。该系统水管紧贴顶板，为了保证水管与顶板紧密结合，每根管分别由管槽压紧，管槽与顶板之间的连接方式采用闪光对焊形式的点焊机点焊，不影响顶板外表面美观，这些工艺都在工厂内进行。顶板单元之间的联结方式可以采用两端带接头的柔性软管连接，或者根据水管材料不同，若水管为塑料管，如PR、PR－T等管材，采用电热熔焊方式较好；若水管为铜管，采用直接焊接方式也可接受，为满足防火需要，可采用无明火的高频焊机焊接方式。3.冷却顶板系统换热分析冷却顶板的传热有两种形式，即辐射和自然对流。两者的传热比例取决于顶板的物理特性以及顶板附近的空气流动形式，其比值大小很难通过仪器测量直接得出，但是我们可以通过所建模型的分析估计该比值的范围，为空调系统的设计提供参考。在同样的供水温度下，由于冷却顶板结构不同，传热效果不同。不同形式的冷却顶板表面温度是不一样的，显然，相比较来说，供水到冷却顶板表面的热阻小时，具有更强的优势，这样在顶板表面温度相等的情况下，供水温度可适当提高，提高了制冷机组的COP值，同时减轻结露的危险，一般情况下当供水温度为16°C时，表面平均温度为17.5°C，是可以接受的。现取一模型房间，已知条件如下：辐射顶面ts＝17.5°C，室内tN＝26.0°C，周围墙壁温度tq＝29°C，地面温度td=29°C。取模型空间几何尺寸：长×宽×高＝3.3m×6.6m×2.9m。3.1单位面积顶板辐射换热量计算：其冷却顶板表面发射率ε1＝0.9，墙体和地面发射率ε2＝0.8，组成封闭腔的表面间的辐射换热量计算公式为：式中：F1＝21.78m2，F2=79.2m2所以：剧3.笋2节单位面积顶滥板对流换热量凉计算：谣对流采用水平释放置冷面朝下版的自然对流计梨算公式。特性尺度戒由定性温拌度膜t医m樱确定空气的物徒性值鄙：裙t翼m窝=(17.5谅+26)/2院=挖21.8°C兰查得空气的物优性参数：沙λ尚f跑=2.6×1蜜0-2W/党(m.°C认)湖；短ν屯＝捐15.26×税10-需6亦；保Pr=0.7退0薪3辩；；配，属于紊流状驻态。跨由文献向（辅1座）查潮表断7-织6论，得下式中吊的兰C妖＝渔0.1险5猎，惊n司＝典1/橡3茎，则：糖3.席3锹计算结果分畜析：伏由以上计算，互可知总换热效病率为：逃其中，辐射换争热约占总换热拿的揭65跑%献，对流换热约健占总换热肉的馋35俯%廉。由于冷却顶部板具有噪音很稠少，舒适度高网等优点，可以堆适用于高档住岛宅及高档写字逼楼等场所。育4.借筹空气处理过程削分析斗冷却顶板只能征除去显热负荷畜，无法除去湿览负荷，因此冷婶却顶板设计中宜有一点是不容密忽视的，即在脉一定的空气状过态下，当整个惭制冷系统处于女温度最低点时讨，冷却顶板表知面温度可能会窜降到室内空气弓露点温度以下牌，从而出现结模露的危险。因等此，为避免结即露，应通过调须节水系统或空均气系统，使供朱水温度高于空双气露点温度。床出于此种考虑缩，供水温度一套般为帅1偏6薄℃爽左右，对相对袖湿度较高的送雄风进行除湿处波理，使其露点宇温度低于犯1附4脑℃规。冬空气的除湿过侧程有两种方式每，一是采用传葛统的空调方式准，即送风由冷剥水盘管或制冷这剂直接蒸发进任行冷却除湿，引盘管表面温度发必须低于送风高露点温度以进确行除湿处理，鹊空气经过此处尽理过程后会过卵冷，因此在送养入室内之前往处往需要进行再教热处理；另一衰种方法是采用冒转轮硅胶除湿温器进行除湿处宰理，因而比较潜适用于送风温砖度相对而言比捕较高时需要去遭湿的场合。单援独采用第一种妙方式，由于空释气处理后过冷兵，还需要进行怀热处理，显然筝不是节能之举卷。对于第二种速方式，由于除拢湿时潜热转换彼为显热，送风别温度过高，也肾不适用于一般加空调系统。因转此，可以采用装两种方式的综巡合，其空气处椅理过程及焓湿滚图如决图亚4影、汇图杠5检所示。御空气通过转轮榆硅胶除湿器后转，温度上升，涝一部分进入供局水为毙16°C锁的冷水盘管，河由感温器控制容其开启程度，耗然后与旁通的顾一部分混合。纪达到送风状态辉点弃O立，送风温度和扎室内温度相同宾取妇26°C多。冷却顶板承衣担建筑冷负荷秘等所有的显热馅负荷，冷水盘老管承担新风负它荷和其它的潜够热负荷。具体告送风方式可以驾采用侧送风或甜孔板送风，以虎便在顶板表面侄形成一层相对寺干燥的空气贴辣附保护层，阻偷止下部吸收了绒热量特别是潜手热而对流上升范的空气与顶板僚的直接接触，盟促使顶板一直践在干燥状态下丘运行，减少细普菌滋生的机会扔，延长吊顶的肌使用寿命。5.结论漫通过以上的分充析，我们可以榜得出以下结论严：烟5.1胡政进行冷却顶板衡结构设计时，妥尽量减少供水烂与顶板表面之阀间的热阻，采弄用单元式冷却蝶顶板，可以减膊少安装时间保确证顶板质量。平5.2吐乐根据算例，在歇自然对流的情住况下，单位面攀积换热量大约皂为肤88.98W摧/m伸2婚其中辐射换热业约占总换热瞒的滑65缝%撑，对流换热约圈占总换热怠的或35饺%超，采用强制对随流，增大顶板杆表面和内墙表粱面发射率，其扰换热效率增加监是显而易见的暮。版5.3勿缴对于送风方式北应采用先由转舍轮硅胶除湿器裕除湿，然后通单过冷却盘管的研一部分和旁通玉的另一部分混留合达到与室内拼等温的送风状持态，并且保证眯在顶板表面形捷成一层干燥的传空气保护层，醉这样具有较高坑的舒适度，可索以有效解决顶拦板的结露问题预，减少细菌滋邻生的机会。参考文献：掉1叨.锁陆耀枕庆枝.裳实用供热空调肺设计手世册洪.做北京：中国建狮筑工业出版社荒，载1994赚2嫂.颂章熙民，任泽纺霈，梅飞疲鸣听.年传热学（第二惯版蹲）矩.薯北京：中国建之筑工业出版社慨