空调系统末端形式的分析比较

摘要通过对目前各种空调系统末端形式的分析比较，为今后各类空调工程项目的设计和末端设备的选用提供参考。

关键词空调系统 末端设备 能效比

中图分类号：TB494 文献标识码：A 文章编号：

引言

空调系统的能耗主要由两大部分组成：制冷能耗和冷量输配能耗。其中冷量输配能耗占空调系统耗能的30%~50%，是影响系统COP的重要因素。空调系统末端形式能影响输配能耗、室内空气温湿度参数、气流组织、室内空气品质等多方面的空调效果。目前存在的末端形式有风机盘管+新风系统、主动式冷梁+新风系统、定风量系统、变风量系统、辐射吊顶/地板+新风系统等。

技术简介

风机盘管+新风系统

风机盘管安装于空调区域的风机盘管机组不断地再循环所在房间的空气，使它通过供冷水或热水的盘管，空气被冷却或加热，维持房间的温度。盘管表面产生的凝结水滴入凝水盘内，不断地被排到下水道中。在卫生条件要求较高的场所，可使用干式风机盘管[1]，无冷凝水的产生。

风机盘管机组本身不能解决新风量的问题，需要单独设置新风系统，一般采用新风机组通过风管输送至室内，新风机组承担新风负荷和室内湿负荷（仅干盘管工况下）。

主动式冷梁+新风系统

主动式冷梁[2]是一种带新风诱导的气-水换热末端，是干式风机盘管的一种先进应用形式。由空调箱处理的室外新风被送入冷梁后，经喷嘴高速喷射在箱体内部形成局部负压，诱导室内空气(二次风)从多孔板风口面板进入冷梁，再经过热交换器的冷却后，与一次风混合并从两侧送风口贴附送入室内。

冷梁设备本身无任何运转部件，室内噪音低，无冷凝水产生，热交换器内为高温冷水。被动式冷梁只适用于仅供冷的工况，当需要供冷和供热时都采用主动式冷梁。主动式冷梁主要由外壳、喷嘴、一次空气连接管、换热器（即盘管）、面板等几部分组成。

定风量系统

定风量系统[3]是集中式空调系统中的一种常见形式。空气处理设备（过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等）集中设置在空调机房内，空气处理后，由风管送入各房间的系统，称为集中式系统。

定风量系统的总送风量不变，通过调整新回风比、再热量、加湿量等改变送风温度和湿度，从而控制房间温湿度参数。定风量空调箱通常包括混风段、表冷段、中高效过滤段、喷水室等。

变风量系统

变风量系统[4]是集中空调系统的另一种形式。送风温湿度参数保持恒定，改变送风量以适应不同的室内负荷，维持房间的温湿度参数。变风量的系统组成除增加了系统风量控制和以末端设备代替室内再热器外，与定风量系统各功能段的组成是相同的。

区域或房间送风量的变化是通过专用的变风量末端设备实现的。末端设备是关键设备，它应能接受室内恒温器或大楼BAS的指令，根据室温高低，自动调节送风量，并且在送风量达到最大值时，风量不再增加，风量达到最小值时不再减小，以维持室内最小的换气量，并应具有良好的空气分布特性。

变风量系统的气流组织需要特殊考虑。一般不采用侧送，因为这种方式在风量减少时，气流射程迅速降低，形成空气停滞区。顶棚平送封口优先选用条形散流器。

辐射吊顶/地板+新风系统

辐射末端装置[5]可以大致划分为两大类: 一类是将特制的塑料管直接埋在水泥楼板中, 形成冷辐射地板或楼板; 另一类是以金属或塑料为材料, 制成模块化的辐射板产品, 安装在室内形成冷辐射吊顶或墙壁。为防止辐射板表面凝水，辐射末端必须有专门的除湿装置，同时为满足室内新风量需求，一般采用新风除湿系统配合辐射末端。

辐射末端主要通过辐射传热方式供冷供热，不同于风机盘管、定风量/变风量末端的对流传热方式。因此室内温度分布更均匀、无吹风感，无风机噪音，室内舒适程度更高。适合于卫生条件要求高且舒适度要求高的医疗建筑、机关办公楼、学校、高级酒店、高级住宅等建筑。

毛细管辐射末端[6]是采用毛细管席在墙壁或顶板敷设，表面抹灰或与金属板相结合。毛细管网薄、柔、轻，安装方便、覆盖层可以薄，铺装面积可以大。

毛细管辐射末端由于管外仅为金属板或抹灰层，表面温度低，容易产生结露现象。在潮湿地区使用风险较大。冷辐射地板上面有填充层和水泥砂浆层，地板表面的温度比供水温度高3℃左右，结露危险性较小，但同时供冷量也较小。

埋管辐射地板一般在结构层上铺设隔热保温材料，然后铺设管道，然后在上面铺设填充层，在填充层上铺设水泥砂浆层，该砂浆层可协同起到均衡温度的作用，在砂浆层上再铺设面层。根据ASHARE55-2004标准，人体穿轻便室内鞋时，舒适性允许的地板温度的范围为19~29℃，因此地板温度不能过高和过低。

优缺点比较

上述的各种空调末端在初投资、节能效果、施工安装、占地面积、温湿度控制、人员舒适度等方面各有利弊。在实际工程中，也应该根据工程情况和使用需求，选择合适的末端形式。表1对各末端的优缺点进行了比较。

表1 各空调末端的优缺点比

结论

上面对几种空调末端系统的优缺点、造价等进行了定性和定量分析。风机盘管+新风系统和定风量系统是历史最长的末端形式，在温湿度控制的精确性上有欠缺，但是系统简单，技术成熟。变风量系统是相比于前两种系统更节能的方案。干式风机盘管+新风、主动式冷梁+新风和辐射吊顶/地板+新风是在温湿度独立控制空调理念下的空调末端形式。由于温湿度独立控制系统[7]在系统COP上比常规系统高，能节能20%~30%左右，是目前节能建筑中倾向采用的空调系统形式。这3种末端形式温湿度控制精度高，卫生条件好，尤其是辐射末端+新风更具有无噪音、温度均匀等优点，适用于空调要求高的场所。主动式冷梁+新风系统由于目前造价较高，在使用时有一定的局限性。

因此，对于空调质量要求高、有节能生态要求的项目，可考虑采用温湿度独立控制空调系统，末端形式采用辐射吊顶/地板+新风或干式风机盘管+新风。

参考文献：

[1]张秀平等，标准风机盘管用于温湿度独立控制系统的适应性研究。流体机械，2009年第37卷第1期。

[2]章恋，主动式冷梁系统在智能办公建筑中的应用探讨。制冷与空调，2010年第10卷第3期。

[3]龚延风、虞维平，定风量空调系统全年多工况节能运行方法研究。暖通空调，2003年第33卷第2期。

[4]林兴斌等，变风量空调系统不同控制策略下的能耗分析。建筑热能通风空调，2010年第29卷第5期。

[5]寿青云等，辐射供冷加新风系统适用场所与运行控制策略。煤气与热力，2008年第28卷第11期。

[6]程斌、马宏雷，毛细管辐射式空调末端系统的应用分析。制冷与空调，2010年第24卷第4期。

[7]张海强、江亿等，温湿度独立控制空调系统和常规空调系统的性能比较。暖通空调HV&AC 2011年第41卷第1期。