[科普中国]-辐射供冷

供冷系统组成

一般辐射供冷系统结合相关空调系统进行合理配置，由冷热源、辐射供冷供热末端系统及独立除湿新风系统三部分组成。

1.空调冷热源部分

空调冷热源采用高效率、低污染、使用可再生能源的主机。如利用地热、地（下）表水等可再生资源作为冷热源的空调系统，或者高效率的制冷制热空调系统。

（1）土壤源热泵（地源热泵）

土壤热泵系统采用垂直（埋管深度在地下100m以内，也可利用建筑混凝土桩基埋管）或水平埋管形式，利用地下浅层土壤温度常年保持在10～20℃左右的特点，通过地下埋管管内的介质循环与土壤进行闭式热交换以达到供冷供热的目的。夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下，对建筑进行降温；冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑物供暖。同时还可提供卫生热水。土壤源为可再生性能源，由于地下换热器为闭式系统，不会污染地下水资源，对环境零污染。

为保证土壤源热泵长期稳定运行的关键技术，就是地下换热器系统的精确设计与良好的安装工艺。

（2）水源热泵

水源热泵，直接利用地下水或者江河湖泊水塘作为空调系统的冷热源，夏季吸收建筑物余热量，冬季向建筑物输送热量。分为开式系统和闭式系统两类。

开式系统：直接采用地下水作为空调系统的冷热源时，如果处理不当，有可能污染地下水，或者取水与回灌量的不平衡，从而造成系统不能安全稳定地长期运行。所以此方式，虽然能源具有可再生性，但是由于设计要求较高，并且受地质条件和当地政策的限制，应根据实际情况慎重选用。

闭式系统：采用江河、湖泊、水塘等地表水作为冷热源时，由于通常采用闭式系统，对环境无污染，且安装方便，在地表水资源丰富的地区采用较好。

（3）风冷热泵机组

风冷热泵机组主要应用在冬冷夏热（冬季非供暖）地区。由于其安装方便、围护简单，对于家庭等分散用户是一个有效的选择

2.空调末端部分

供冷辐射与环境的热交换一般有两种形式，即对流和辐射，因此根据这两种热交换的形式，其末端也对应两种设备，即对流式和辐射式。对流式供冷还可以分为，主动式冷梁和被动式冷梁。

辐射式可以分为吊顶式和楼板式两种。楼板式又可以分为毛细管式和混凝土式。毛细管式一般使用内径很小的塑料管，供冷能力有限，一般为40~65W/m2。对室内负荷变化的反应快，而在辐射能力相当的情况下造价低、安装简捷、节约建筑空间。可以根据客户要求定制尺寸、干湿式建筑施工要求均可。混凝土式是把冷水管直接进入楼板混凝土中，与建筑围护结构形成一体，它的供冷能力更小，只有30W/m2，一般满足建筑的基础冷负荷。吊顶式在闭式平滑表面，它一般直接悬吊在天花板下方。吊顶式在房间垂直方向上温度波动极小，提供的冷量不超过100W/m2。总体来说，辐射式供冷引起的室内空气对流风速很小，室内人员没有吹风感，一般应用于冷负荷不太大的场所，如办公室、学校、银行等。

其优点为：

（1）节能和舒适。夏季不需低温冷水，供水温度为16℃时，空调系统的运行效率可达到10.0。空调末端系统可以和任何形式的冷热源结合使用，尤其是与土壤源热泵、闭式地表水水源热泵配套使用，由于夏季可以直供，不需要开启机组制冷，节能效果更明显。同时具有舒适性高的优点。

（2）空气品质好。辐射空调系统采用独立新风形式，不存在和回风的混合，因而空调品质好。

（3）节省建筑空间。基本不占用吊顶空间，因而可降低房间层高要求，从而大大节省建筑投资。而且安装方便、快捷，经济性好。缺点：供冷能力不强，局限性小。

对流式吊顶一般有强化空气流动的缝隙，加强对流换热，其所占换热比例超过50%。对流式系统的房间垂直方向温度波动也较小，一般在2K以内，比辐射式略高。提供的供冷量也不超过。风速比辐射式高，但也不会超过0.15m/s。这种供冷方式适合冷负荷较大的场所，如商场、超市等。

3.独立除湿新风系统

辐射供冷不能去除室内的潜热负荷，因此，可以利用独立的新风系统来承担潜热负荷。另外，为避免辐射表面出现结露的现象，新风系统也要进行除湿处理。2

辐射供冷的其他设计要求送风方式的选择

为保证室内的良好热舒适性，避免产生吹风感，达到节能的要求，因此一般选用天花板顶送风和置换通风。

（1）天花板顶送风方式技术比较成熟，独立新风系统可以直接选用和全空气系统相似的空调机组，再配合高吸入性的旋流风口，这样新风（经冷却除湿）可以不需要再加热，而直接送入房间，而且人员不会有吹风感，另外，顶送风可以加强空气的扰动，提高换热效果，从而提高供冷量。

（2）置换通风的换气效率、能量利用效率都高于天花板顶送风系统。但由于置换通风要求的送风温差不宜大（低于3K），须对新风进行再加热，因此造成了能源浪费。

辐射供冷应用注意事项辐射供冷具有节能、舒适性好、节省建筑空间等优点，在应用过程中，应注意以下几点：3

（1）辐射供冷系统应该与置换通风、天花板顶送风相结合，互相取长补短。特别是蒸发冷却与辐射供冷相结合的半集中式空调系统由于采用了零费用的蒸发冷却技术，符合国家节能减排的政策，有着广阔的市场前景。因此，目前蒸发冷却与辐射末端相结合的半集中式空调系统已成为业内关注的研究热点。

（2）采用辐射供冷与置换通风系统相结合时，辐射供冷承担室内显热复合；置换通风承担新风的潜热负荷和湿负荷。但是冷负荷分配是个关键的问题，有待于继续研究讨论。

（3）采用辐射供冷系统时，除湿是个关键问题。随着除湿技术的发展，辐射供冷将呈现更多的形式，其供冷能力也将大幅度的提高。

现状辐射供冷20世纪70年起代源于欧洲，早在上个世纪90年代就在欧洲一些发达国家的的民用建筑中得到具体应用。到目前为止，在欧洲已广泛应用于商场、超市、银行等场所，特别在德国和瑞士。

辐射供热系统，在我国已经有了多年的应用历史，其舒适性和节能效益得到了业内同行的一致好评。辐射供冷有着与传统空调无法比拟的优势，但辐射供冷在我国起步较晚，至今还未有实际场所大面积的应用，仅仅停留在理论研究和实验室论证的阶段。随着国家提倡节能减排的政策越来越强烈，低碳建筑不断被广泛应用，再加上人们对室内空调的舒适性要求越来越高，因此，辐射供冷是相当有前景的。2