辐射空调系统浅析

2020-12-01    55159

当今社会,舒适家居概念已深入人心。以空调、采暖、新风三种系统相结合的方式来调节室内温度、湿度、洁净度以达到高品质生活环境的形式越来越常见。

回望1902年,美国人威利斯·开利设计了第一台空调系统,直到1922年开利工程公司研制成功在空调史上具有里程碑地位的产品——离心式空调机,从此,人成为空调服务的对象。1973 年,辐射吊顶作为空调系统的末端设备问世,打破了人们对传统空调形式的认知。

几十年过去,空调已经家喻户晓,而辐射空调系统却没有完全进入大众的视线,虽然还很小众,辐射空调系统可能会成为已知暖通的最终形态。

一、辐射空调系统的概念

辐射空调系统的概念

辐射空调系统主要以辐射的形式向室内“散发”冷量或者热量,而这种形式是目前公认的舒适性最高的传热方式。与常规对流空调系统相比,辐射空调系统形式上有以下几点区别:

1、常规空调系统单一、单系统独立运行调节室内空气。辐射空调系统由辐射冷暖系统和新风系统组成,相辅相成共同调节。

2、常规空调主要通过调节室内温度,部分空调通过调节温度以调节室内湿度。辐射空调系统由辐射冷暖系统控制室内温度,新风系统控制室内湿度及空气洁净度。

二、辐射空调系统的换热原理

辐射是通过“电磁波”传递能量的现象。辐射热交换具体是指两个温度不同且互不接触的物体之间通过“电磁波“进行的换热过程。自然界中最常见的辐射换热就是太阳散发的热量在没有任何外力的作用下能被我们感受到,这就是辐射换热的效果(见下图)。

辐射空调系统的换热原理

辐射换热与导热、对流换热有本质的不同:

1、在辐射换热过程中必定伴随着能量形式的“转变“。物体发射热辐射是物体的热能转变为辐射能,而物体吸收热辐射则是辐射能转变为热能。导热与对流换热只是单纯的热量“转移”。

2、导热与对流的热量传递一定要通过物体的直接接触才能进行,其热源处温度最高,然后逐渐下降,冷源处温度最低。而辐射换热时有可能中间温度最低,以太阳与地球的辐射换热为例说明之:太阳的温度很高,地球的温度较低,而它们之间的大部分空间温度比两者都低。

综上,从换热的原理上,辐射空调系统与常规空调系统有本质的区别,正因为辐射换热的形式,辐射空调系统舒适性优于传统空调系统。

三、辐射空调系统的组成

辐射空调系统的组成

1、空气源热泵

为了调节冬夏季室内温度,辐射空调系统的主机采用二联供系统主机,在控制主机运行模式实现夏季辐射制冷,冬季辐射制热的效果。

2、辐射制冷末端

区别于常规空调系统的是,辐射制冷末端是由辐射制冷板或辐射制冷管替换室内机。当辐射空调系统工作时,末端系统(辐射制冷板)通过与室内空气热交换将热量传送到辐射机组,随后空气源热泵(室外机)通过与周围环境进行热交换,将热量送出室外,实现制冷效果。

辐射制冷末端

3、辐射采暖末端

与常规采暖系统相同,辐射空调系统在制热时,其末端也是通过室内敷设的地暖盘管与室内进行热交换。不同与常规采暖系统的是,辐射空调系统用空气源热泵替代了锅炉供热。

辐射采暖末端

4、除湿新风

在空调系统运行过程由于室内“湿度”无法控制,“结露“成为辐射空调系统中的一项难题。辐射空调通过除湿新风设备的运行来控制空气湿度,保证室内空气流通,防止辐射面出现结露现象。

5、智能控制

智能控制

辐射空调系统的智能控制系统可通过室内的温湿度传感器获取室内空气参数,根据设定的温湿度,自动对冷\热系统进行调节。同时对空气含氧量、洁净度也同时监测控制。

综上所述,辐射空调系统通过二联供空气源热泵制热与制冷共,结合除湿新风保证室内空气的洁净,也防止了辐射面结露。智能控制系统能感知室内环境温湿度及空气质量,自动调节,保持室内舒适。

四、辐射空调系统的特点

1、无风感

经过实践表明,辐射是舒适性很高的传热方式。而辐射空调系统末端系统60%的冷量和热量都是通过辐射的方式进行的,无风感,因而较其它形式的末端形式舒适度比较高。

辐射空调系统无风感

2、无运行噪音

与传统的风机盘管相比(风机盘管存在电机、风机等室内运作部件,因此,会产生35-45dB左右的噪音),辐射空调系统没有室内运行部件,不会产生任何室内噪音,是最安静的空调系统。

3、无冷凝水盘,无细菌滋生源

辐射管网埋设在吊顶内,主要靠辐射传热给建筑物供冷或供热,与风机盘管相比没有凝结水系统,不会发生排水不畅,造成滴水等现象。也不存在传统的风机盘管滴水盘中滋生细菌,影响室内卫生条件的现象。

4、系统隐蔽,布置灵活

辐射管网全部隐藏在吊顶里,完全看不见,无需降低吊顶安装设备,也无需在吊顶上预留风口和检修口。并且有多种安装方式,能灵活配合吊顶设计,避让开灯位、吊顶内走管,其施工方便,也不会破坏建筑外观。

辐射空调系统隐蔽,布置灵活

5、反应延迟

正午阳光直射,有大阳台的卧室、客厅,房间负荷达到一个峰值,而在早晚时分,负荷又会下降。这种负荷变化极大的空间,辐射空调系统无法快速响应短时间的负荷波动情况,在特定时刻可能影响室内空调系统效果。

6、装修配合度高

豪华装修的别墅平层,墙面设计复杂,经常会用到软包、大理石等装饰材料,复杂的顶面吊顶也会相应限制辐射管铺设,增加辐射管辐射空调系统设计难度。辐射管网空调系统的辐射末端是整个系统实现控温的关键,没有足够大的辐射面积,辐射制冷效果也就会差强人意。

五、辐射空调系统的应用

辐射空调系统的应用

1、舒适

辐射空调系统室内运行无噪音,无风感,温度分布均匀,能保证室内温度、湿度、洁净度达到舒适的设计工况。在寒冬酷暑能给室内带来自然而不做作的舒适感。故该系统适用于对舒适度要求较高的环境。

2、健康

传统空调系统因房间密闭性强、空气流动性差、风量小,使房间内细菌等各种微生物大量繁衍,易引起“空调病”。辐射空调的对温湿度的控制形式创造了一个更健康的居住环境。

3、运行能耗

运行能耗

辐射空调系统后期运行节能,成本较低。

辐射空调系统结合除湿新风系统运行工作,由于该系统所需的夏季冷冻源供水温度只需17~19℃供回水温度,冬季只需32~30℃供回水温度,低于常规水空调夏季7~12℃和冬季45~40℃供回水所需的能耗,因而比传统空调节能50%以上。故相比传统空调系统运行费用更低。

4、系统成本

辐射空调系统初期成本高。与传统的空调系统相比,辐射空调系统能同时实现温度、湿度、洁净度的三维控制,其设备与管路的连接相比传统空调复杂,因此施工难度也大大提高,为达到理想的舒适状态,系统的控制调节技术也远高于普通空调,所以系统成本相比普通空调系统较高。

5、安装

辐射空调系统在安装上无需单独的内机吊顶空间,辐射板可以和石膏吊顶融为一体,采暖需要能隐藏分集水箱的空间,此外除湿新风系统与普通新风系统安装条件相同。唯一特殊的是,辐射制冷系统对吊顶内灯位、布线、走管配合要求极高。安装完成后,辐射面不宜破坏。

辐射空调系统安装

辐射空调系统与传统空调系统对比表

辐射空调系统与传统空调系统对比表

综上所述,在家装范围内,辐射空调系统更适用于类似别墅或层高较高的大平层。

六、结语

科技高速发展的今天,人们对室内环境的舒适度要求越来越高,建筑设计师对室内设计的美观要求却克服不了设备安装空间的难题,人们在改善居住环境的同时又无法避免“空调病”带来的苦恼。

此时,辐射空调系统的出现,不仅是人们对舒适生活环境追求的产物,也是舒适家居行业发展的方向,是一次大步向前。美景公司作为行业的领军者在这一技术的探索中勇敢探索,大胆学习应用,实践“用技术提高舒适家居生活品质”。

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