輻射系統(tǒng)在舊樓改造中的應(yīng)用研究

王紅俠

摘 要 介紹了某舊樓改造工程的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算，空調(diào)形式、冷熱源選擇，自動(dòng)控制等。該工程采用輻射空調(diào)加置換通風(fēng)的末端形式，利用踢腳線送風(fēng)，解決了舊樓改造的層高問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 舊樓改造;輻射空調(diào);置換通風(fēng);負(fù)荷計(jì)算;自動(dòng)控制

引言

本項(xiàng)目位于上海市，用地使用性質(zhì)為住宅用地。由三棟五層住宅及配套用房組成，此項(xiàng)目于1997年完成設(shè)計(jì)，2000年竣工并投入使用，戶型產(chǎn)證已經(jīng)完成，地上5層，無(wú)地下室，住宅總戶數(shù)75戶。建設(shè)用地總面積為13433m2，總建筑面積為16993.86m2，建筑高度為14.55m。本次改造范圍為3棟住宅樓。改造保留原有建筑的框架主體，對(duì)外圍護(hù)的外墻、外窗、屋面等進(jìn)行節(jié)能改造。

1既有建筑節(jié)能改造特點(diǎn)

居住建筑實(shí)施節(jié)能改造前，應(yīng)根據(jù)節(jié)能診斷結(jié)果和預(yù)定的節(jié)能目標(biāo)制定節(jié)能改造方案，并應(yīng)對(duì)節(jié)能改造方案的效果進(jìn)行評(píng)估。本工程為與夏熱冬冷地區(qū)，改造具有以下特點(diǎn)：①改造需保留原建筑的框架主體，對(duì)外圍護(hù)的外墻、外窗、屋面等進(jìn)行節(jié)能改造。②受前期規(guī)劃限制，樓層高度受限，層高2.8米，板厚180mm，為無(wú)梁板結(jié)構(gòu)。③原建筑空地有限，空調(diào)冷熱源選取受到限制。

2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

2.1 室內(nèi)負(fù)荷計(jì)算

（1）室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。住宅室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和節(jié)能要求確定。根據(jù)GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《暖通空調(diào)規(guī)范》）第3.0.2條及第3.0.5條的要求，臥室、客廳等主要功能房間的空調(diào)室內(nèi)空氣參數(shù)為：夏季溫度t=25～26℃，相對(duì)濕度≤70%，風(fēng)速≤0.3m/s;冬季t=20～22℃，相對(duì)濕度≥30%。

（2）新風(fēng)量和人數(shù)的確定。根據(jù)《暖通空調(diào)規(guī)范》第3.0.6.2條規(guī)定，居住建筑所需最小新風(fēng)量應(yīng)按換氣次數(shù)確定，并符合表3.0.6-2規(guī)定。本項(xiàng)目新風(fēng)量應(yīng)滿足以下要求：①滿足規(guī)范最小新風(fēng)量要求;②承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷要求;③人員散濕、新風(fēng)滲透產(chǎn)濕和飯菜散濕之和[1]。三者中的最大者作為最小新風(fēng)量。新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)含濕量為8g/（kg·干空氣），根據(jù)上述分析采用0.7次/h換氣次數(shù)確定新風(fēng)量，并考慮15%的裕量，得到新風(fēng)量為8500m3/h。

（3）空調(diào)負(fù)荷計(jì)算。本工程所采用的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算軟件為eQuest3-65（the Quick Energy Simulation Tool的縮寫(xiě)），人員按照起居室2人，主臥2人，次臥1人，書(shū)房1人;燈光和設(shè)備分別按照5W/m2和800W/戶。當(dāng)采用輻射供冷時(shí)，室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)溫度宜提高0.5～1.5℃，輻射供暖時(shí)，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度宜降低2℃[2]。

3空調(diào)冷熱源及空調(diào)末端的選擇

新風(fēng)采用集中新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)處理機(jī)組采用組合式新風(fēng)機(jī)組，位于屋頂區(qū)域。新風(fēng)及排風(fēng)通過(guò)室內(nèi)管井接至各戶。排風(fēng)口布置于廚房及衛(wèi)生間的管井上方。末端新風(fēng)口的布置方式，結(jié)合建筑層高主要有以下三種方案：

（1）頂面送風(fēng)。新風(fēng)口布置于吊頂，這是最常用的風(fēng)口形式，但是會(huì)影響毛細(xì)管的鋪設(shè)面積，且吹風(fēng)感強(qiáng)，較冷的風(fēng)吹在人體身上，降低客戶的舒適度。

（2）地面送風(fēng)。新風(fēng)口布置于地面，風(fēng)速僅為0.3m/s，新風(fēng)通過(guò)地面新風(fēng)口緩慢的通過(guò)人體，人體舒適感強(qiáng)。但是此建筑層高僅為2.8米，如果風(fēng)口采用此布置方式，則需要降板至少10厘米，會(huì)造成層高的過(guò)低。

（3）踢腳線送風(fēng)。新風(fēng)口布置于墻面的踢腳線處，新風(fēng)風(fēng)速僅為0.3m/s左右，新風(fēng)通過(guò)地面新風(fēng)口，緩慢的通過(guò)人體，人體舒適感強(qiáng)。因風(fēng)口布置在踢腳線處，不會(huì)占用建筑層高。經(jīng)過(guò)對(duì)比，頂板輻射與置換通風(fēng)相結(jié)合，采用踢腳線送風(fēng)的置換通風(fēng)方式。排風(fēng)系統(tǒng)集中在廚房衛(wèi)生間的管井排至室外。

4空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輻射系統(tǒng)主要承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，新風(fēng)系統(tǒng)主要承擔(dān)室內(nèi)的潛熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)溫濕度獨(dú)立控制，冬夏季的供回水溫度不同。

（1）輻射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)夏季供回水溫度為18℃/21℃，冬季供回水溫度為33℃/30℃;新風(fēng)系統(tǒng)夏季供回水溫度為7℃/12℃，冬季供回水溫度為45℃/40℃。因此本項(xiàng)目新風(fēng)系統(tǒng)和輻射系統(tǒng)分別使用獨(dú)立的冷熱源。輻射系統(tǒng)夏季采用較高的出水溫度，冬季采用較低的出水溫度，可以提高熱泵機(jī)組的制冷（制熱）性能系數(shù)，更加節(jié)能。輻射熱泵主機(jī)通過(guò)板式換熱器得到輻射末端需要的水溫。

輻射末端采用毛細(xì)管輻射吊頂。本項(xiàng)目層高過(guò)低，毛細(xì)管安裝在結(jié)構(gòu)抹灰層（即結(jié)構(gòu)原頂），減少吊頂占據(jù)空間。本項(xiàng)目采用石膏抹灰覆蓋毛細(xì)管網(wǎng)，B曲線為該鋪設(shè)形式，根據(jù)分室負(fù)荷模擬計(jì)算結(jié)果，再根據(jù)毛細(xì)管網(wǎng)供冷熱能力曲線圖[3]，可以計(jì)算出各分室的毛細(xì)管網(wǎng)鋪設(shè)面積。

5自動(dòng)控制系統(tǒng)輻射系統(tǒng)的控制

為保證輻射系統(tǒng)運(yùn)行良好，避免頂面結(jié)露現(xiàn)象，設(shè)置露點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)，輻射系統(tǒng)運(yùn)行情況根據(jù)室內(nèi)露點(diǎn)探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)控，以下是主要的系統(tǒng)控制邏輯說(shuō)明：①需做設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)管路水溫、壓力、流量監(jiān)測(cè)，設(shè)備包括主機(jī)、水泵等，系統(tǒng)管路包括一次側(cè)和二次側(cè)的供回水溫度、壓力及流量等;②輻射水泵設(shè)置備用泵，當(dāng)一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)水泵可自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行;③輻射分集水器每個(gè)回路的熱電閥與室內(nèi)功能房間的露點(diǎn)探測(cè)器聯(lián)動(dòng)，根據(jù)露點(diǎn)監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)熱電閥開(kāi)關(guān);④室內(nèi)的控制面板與熱電閥聯(lián)動(dòng)控制;⑤輻射側(cè)水泵應(yīng)根據(jù)輻射末端回路啟停，當(dāng)末端有一個(gè)回路熱電閥打開(kāi)，輻射水泵啟動(dòng)，末端所有回路熱電閥關(guān)閉，輻射水泵關(guān)閉。

6結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)根據(jù)既有建筑的特點(diǎn)，改善外圍護(hù)條件，主機(jī)采用靈活的空氣源熱泵，末端采用了踢腳線送風(fēng)和毛細(xì)管輻射系統(tǒng)，既節(jié)約了建筑空間，又大大提高了居住環(huán)境的舒適度，為今后類似工程的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王文武，張建忠，黃虎.南京地區(qū)輻射空調(diào)新風(fēng)量的探討[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2018年，37（12）：63，81-83.

[2] 中華人民住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程：JGJ142-2012[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.輻射供冷末端施工安裝：12SK407-2014[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.