姜赟程

摘 要：地板送風(fēng)系統(tǒng)是諸如辦公室寫字樓等其他商業(yè)建筑中空調(diào)設(shè)計(jì)的一種新興系統(tǒng)。顧名思義地板送風(fēng)是從地面送風(fēng)，它利用了被架空的地板體系下的靜壓箱，將處理過的空氣通過地板散流器送入建筑物的使用區(qū)。相較于傳統(tǒng)的頭頂以上的常規(guī)型空氣分布系統(tǒng)存在諸多優(yōu)勢，所以該項(xiàng)技術(shù)在北美和日本地區(qū)的使用正在不斷增多。

關(guān)鍵詞：地板送風(fēng)；空氣分層；靜壓箱；熱舒適

傳統(tǒng)的商用建筑通風(fēng)工程設(shè)計(jì)中，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)一般都沿用延伸型風(fēng)道將新風(fēng)送至位于吊頂上的散流器，處理后將空氣從吊頂處送出。吊頂靜壓箱一般經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)以容納很大的風(fēng)道。而回風(fēng)設(shè)計(jì)一般都采用不接風(fēng)道的吊頂靜壓箱。上述方案就是廣為接收的混合型空氣分布的常規(guī)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。具體的來說，經(jīng)過處理的空氣一般以超過人員舒適度的風(fēng)速被送出，根據(jù)冷熱負(fù)荷情況，送風(fēng)溫度可以被微調(diào)，（略低或略高或與室內(nèi)空氣設(shè)定溫度相等）這些高速紊流空氣射流將會(huì)與室內(nèi)空氣迅速混合，送風(fēng)溫度迅速接近整個(gè)房間的室內(nèi)空氣溫度。隨著新風(fēng)的送入，它將室內(nèi)空氣卷入一次空氣射流中，紊流規(guī)模不斷增大和擴(kuò)展后，射流速度將會(huì)降低。為了保持人員的熱舒適度，一般規(guī)定頭部以上的散流器系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須使吊頂送風(fēng)氣流在進(jìn)入人員工作區(qū)前的速度降低至可接受值（0.25m/s）。

1 房間空氣分層

接下來本文將從房間空氣分層，地板送風(fēng)靜壓箱等幾個(gè)方面闡述地板送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。建筑物中空調(diào)房間的空氣流動(dòng)，對大樓中暖通空調(diào)系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用，它將會(huì)直接影響到室內(nèi)空氣品質(zhì)和使用者的熱舒適度，當(dāng)然在另一方面它也將對空調(diào)系統(tǒng)的能耗產(chǎn)生巨大影響。地板送風(fēng)相較于常規(guī)空氣分布系統(tǒng)在以下方面具有較大的優(yōu)越性：靜壓箱將處理后的空氣在地板處或接近地板處直接送至建筑物中的使用區(qū)，然后在吊頂或接近吊頂處回風(fēng)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用頭部以上空氣分布系統(tǒng)，力圖在整個(gè)空間內(nèi)維持穩(wěn)定均勻的溫度和通風(fēng)量。在這種系統(tǒng)中，散流器一般都是按一定間距布置在吊頂上的，由于其放置遠(yuǎn)離室內(nèi)人員，所以這種控制策略幾乎不可能滿足建筑物中使用者的不同的熱舒適度需求。相反，地板送風(fēng)系統(tǒng)可以將空氣送到離人員最近的區(qū)域。特別是它的TAC調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以根據(jù)個(gè)人的需求調(diào)節(jié)局部環(huán)境以匹配不同的熱舒適需求。

2 地板靜壓箱

常規(guī)系統(tǒng)與地板送風(fēng)之間最重要的區(qū)別就是送風(fēng)在途經(jīng)地板下靜壓箱時(shí)與混凝土樓板和架空的地板塊之間的熱交換。如果樓板吸收了部分熱量，尤其是吸收了來自樓板下側(cè)的溫度較高的回風(fēng)的熱量，則送風(fēng)溫度會(huì)隨著離靜壓箱進(jìn)風(fēng)口距離的增加而上升。所以，在蓄熱策略中，利用混凝土樓板蓄熱可以取得較好的節(jié)能和節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用的效果。上文提到的利用地板靜壓箱直接向建筑物的使用者活動(dòng)區(qū)域輸送新風(fēng)，其主要目的是確保送出所需的風(fēng)量和包括溫度和濕度的出風(fēng)工況，以及在建筑物地板以下的任何位置的有需要的最小通風(fēng)量。這個(gè)過程不同于全部接風(fēng)管的設(shè)計(jì)，因?yàn)殡S著空氣通過靜壓箱，它會(huì)直接與混凝土樓板或地板塊等地板材料接觸，根據(jù)溫差和風(fēng)量的特征，完成送風(fēng)傳熱過程。當(dāng)然，在某些構(gòu)造中，到達(dá)要求位置處的空氣量可能會(huì)受到靜壓箱高度，靜壓箱入口工況，靜壓箱內(nèi)部構(gòu)造等的影響。

3 熱舒適評(píng)估，通風(fēng)效率與空氣品質(zhì)

通過每位使用者對自己的局部熱環(huán)境進(jìn)行控制，就可以滿足自己的熱舒適要求。由于在大型的商業(yè)樓宇中人員眾多，每個(gè)人的衣著，新陳代謝等各異，他們對熱舒適的要求也不同。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明，選用合適的靜壓箱送風(fēng)，可以提供較大范圍內(nèi)的個(gè)人微氣候控制范圍。比如說：對于臺(tái)式出風(fēng)口，可達(dá)到7℃；對于地面出風(fēng)口，可達(dá)到5℃。這樣大范圍的控制能力完全可以滿足個(gè)人熱舒適的調(diào)節(jié)要求。

通過在地板處或接近使用者的位置輸出新風(fēng)，并在吊頂處進(jìn)行回風(fēng)，形成室內(nèi)空氣與污染氣流向上流動(dòng)的置換循環(huán)。改善人員呼吸高度處的通風(fēng)與室內(nèi)空氣品質(zhì)。這樣的置換通風(fēng)系統(tǒng)將溫度稍低于舒適工況，風(fēng)速較低的新風(fēng)送入室內(nèi)，很好地改善了通風(fēng)性能。另一方面，由于送風(fēng)的動(dòng)量極小，浮力是影響空氣流態(tài)的重要因素。新風(fēng)從地板區(qū)域輸入，產(chǎn)生熱羽蔓延開來，并向上流動(dòng)?？諝鉁囟扰c污染物濃度將隨高度增加而增加。

由于地板送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)速度比置換通風(fēng)系統(tǒng)的高，所以引起的紊流現(xiàn)象也較大，減弱了置換程度。另外，一些有回風(fēng)的地板送風(fēng)系統(tǒng)會(huì)造成室內(nèi)空氣與污染物的混合，導(dǎo)致污染物擴(kuò)散。優(yōu)化的通風(fēng)策略是要對送風(fēng)口進(jìn)行控制，在標(biāo)準(zhǔn)呼吸高度0.9m-1.5m范圍內(nèi)限制送風(fēng)與室內(nèi)空氣混合。在此范圍之外才能允許空氣更大程度的空氣分層或被污染程度。但無論如何，相較于混合型置換通風(fēng)系統(tǒng)，地板送風(fēng)系統(tǒng)的空氣污染程度要低得多。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明：配備了個(gè)人環(huán)境調(diào)節(jié)散流器的地板送風(fēng)系統(tǒng)，較混合通風(fēng)系統(tǒng)在通風(fēng)效率上有很大改善。

4 能耗分析

相較于混合型置換通風(fēng)系統(tǒng)，地板送風(fēng)系統(tǒng)在以下兩個(gè)方面有巨大節(jié)能優(yōu)勢：（1）供冷時(shí)節(jié)能來自于經(jīng)濟(jì)器和冷水機(jī)組的增加；（2）風(fēng)機(jī)節(jié)能。對于經(jīng)濟(jì)器來說，由于地板送風(fēng)系統(tǒng)的回風(fēng)溫度大約在25℃-30℃，高于混合型置換通風(fēng)系統(tǒng)所要求的24℃，增加了經(jīng)濟(jì)器運(yùn)行的時(shí)間。此外，有與地板送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度也比和混合型置換通風(fēng)系統(tǒng)要低，所以經(jīng)濟(jì)器在運(yùn)行時(shí)的供冷時(shí)間也變少了。對于冷水機(jī)組來說，因?yàn)樗惋L(fēng)溫度的增加，冷水機(jī)組可以采用更高的出水溫度。當(dāng)然，在潮濕環(huán)境下，對濕度控制的需求會(huì)減少或抵消節(jié)約下來的供冷能量。所以設(shè)計(jì)中一定要注意不要失去對濕度的控制。

風(fēng)機(jī)的節(jié)能則與總風(fēng)量和靜壓的減少有關(guān)。在地板送風(fēng)系統(tǒng)中，從地板至吊頂?shù)目諝夥謱邮沟梅块g內(nèi)較低混合程度的區(qū)域之上的熱源所產(chǎn)生的大部分對流熱量直接回風(fēng)，回到吊頂處，因此可不包括在送分量中。因此，根據(jù)熱源就可以進(jìn)行工況確認(rèn)。另外一方面，由于省卻了大量支風(fēng)道的鋪設(shè)，靜壓箱壓力減少了，所以進(jìn)過分析后，總的風(fēng)機(jī)耗能量也會(huì)大大減少。

參考文獻(xiàn)

[1] [美]鮑曼著，楊國榮等譯.地板送風(fēng)設(shè)計(jì)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2] 連之偉，馬仁民著.下送風(fēng)空調(diào)原理與設(shè)計(jì)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2006.