恒温恒湿机地板送风系统
1 恒温恒湿机地板送风系统基本特点与应用范围
1．恒温恒湿地板送风系统基本特点
(1)改善热舒适性
在当今的工作环境中．由于人们的衣着、活动量(新陈代谢)以及个人偏爱方面的不同，对热舒适要求有很大差别。地板送风系统的送风口设置在离室内人员很近的地板面、办公桌或者工作区的隔断上，伸手可及。这些送风口具有调节送风量、改变送风方向甚至调节送风温度功能。室内人员可利用地板送风口的可调性对各自局部热环境进行控制，以满足自身的热舒适要求，提高工作效率与劳动生产率。针对地板送风的要求。深圳西谷制冷设备有限公司研发生产了：单元水冷柜地板送风机型、实验室恒温恒湿机、机房恒温恒湿机。
(2)改善通风效率与室内空气品质
恒温恒湿地板送风系统类似于置换通风系统。系统通过设置地板上或靠近地板的送风口送出含有新风的空气，在吊顶处或接近吊顶的高处回风和排风。形成与置换通风相类似的室内空气与污染气流向上置换的流态。使室内人员处于相对清洁新鲜的空气环境。室内发出的热量、尘粒和污染物等随空气的热对流自然向上，通过排风口有效地排出房间。地板送风由于受送风气流影响，地板面温度夏季稍低、冬季稍高，结合个人局部环境控制，可提高室内人员的舒适性。改善室内空气品质，提高通风效率。
(3)减少能耗
恒温恒湿地板送风系统的送风温度比上送风系统高，可利用室外新风冷源的时间较长；由于送风温度较高，冷水机组的蒸发温度也较高，机组能效比较高；地板送风系统在空调房间内形成的热力分层，可减少工作区的空调冷负荷；送风系统由于不设或少设送风管，采用地板静压箱进行送风，系统阻力较小，空气输送能耗较低；由于送风直接与地板和混凝土楼板相接触，可利用混凝土结构，在晚问采用室外空气进行预冷。所有这些因素．使地板送风系统具有节能的潜力
(4)建筑物的寿命周期费用较少
在现代办公建筑中，由于使用对象或使用功能的变化，内部格局变动是建筑物使用期间的常见现象。据美国1997年的调查发现。全美国建筑物平均变动率达44％。地板送风空调系统具有很高的灵活性，可适应房间功能变化和内部格局变动。地板送风采用架空活动地板，地板块按模数铺设。地板送风口组合在地板块上，形成一个整体，便于移动和变更。而且，电力、语音与数据通信电缆也敷设在地板静压箱内，其模块化接线盒可以很容易地与地面插座相连接，这些地板插座几乎可以布置在架空地板格档的任何位置。当房间分隔变化时，维护人员只需采用简单工具和标准的硬件便可实施这种重新配置，且费用很低。另外，随着办公自动化设备的增加，地板送风可以比较容易地增设下送风的柜式空调器．以适应室内空调负荷的增加。由于地板送风系统的这种高度灵活性。可有效降低建筑物寿命周期费用。
(5)降低建筑层高
与采用常规的上送风空调系统相比，采用恒温恒湿地板送风的建筑，有降低层高的可能性。层高降低是通过降低服务设施静压箱的高度实现的。在头部上方用于容纳大规格送风管道和喷淋管道、电缆桥架等建筑设施的单一大静压箱，可由一个较小的吊顶静压箱和一个高度较小的地板静压箱所代替。在吊顶静压箱内设置空调回风管和喷淋管道，而地板静压箱可用来直接送风．且容纳电力、语音与数据通信等建筑服务设施。当将采用地板送风的建筑层高与采用上送风系统的建筑层高相比时，两者应相同或前者稍低些。如完全取消吊顶静压箱，则层高可降低更多。有资料表明。采用地板送风加平板结构配置的建筑层高比采用上送风系统加钢梁建筑的层高低
(6)施工安装方便
恒温恒湿地板送风系统一般不接风管或仅接少量风管，地板块与送风口结合在一起，主风管到风口之间无需管道连接，省去大量风管制作、安装工作量，空调风管与其它管线无空间上的矛盾，节省协调工作量。
(7)便于清洗
地板送风系统因无送风管(或少量送风管)，系统清洗工作量小。除定期对空调器进行清洗外，只需定期对跌落在地板送风口积污盆内的赃物进行处理即可。
1．2恒温恒湿地板送风系统应用范围
对于各建筑区域，应在具体分析慕础上，仔细评估并考虑采用何种空调系统。最适合采用地板送风系统的空间有：1)计算机房与其它信息技术或电子设备用房；2)敞开式大空间办公室；3)培训或会议场所；4)展览区域；5)办公辅助区域(如配电间等)。
以下区域可采用恒温恒湿地板送风系统，但需要谨慎处理：
(1)电梯大厅：如采用地板送风系统，地板边缘与电梯门槛应保持一致，送风静压箱在电梯门槛处必须密封，以确保地板静压箱内送风不会泄漏至电梯间中；
(2)礼堂或法庭的坐席区域：由于采用斜坡或阶梯式楼板，某些陪审员与法官区的座椅设置在采用地板送风系统的可检修架空地板上。坐在这些区域的人员对地板送风口可能感到不舒服，除非将这些坐席区域重新安排或采用其它送风形式，如椅子送风等。便于检修而架空地板的剪刀支撑，必须在周围进行防水密封，防止静压箱内空气泄漏；
(3)安全性区域如犯人监房、安全走廊、安全控制中心等：如在这些区域采用地板送风系统，四周墙壁的安全结构必须延伸到架空可检修地板，地板送风系统的气流开口必须安全隔离，以防秘密逃脱。如采用于监狱囚室，则安全措施应具有抵御破坏的能力；
(4)快速反应用房如消防指挥中心、楼宇管理中心等：这些房问的地板送风系统不仅在正常时，而且在紧急情况时也应正常运行。
以下房间通常不宜采用地板送风系统：
(1)厕所、浴室等潮湿区域：上下水管道配件不应设置在可检修架空地板内。潜在的漏水以及高湿度会造成地板片与下部结构腐蚀，引起细菌和霉菌生长。由于地板送风静压箱必须是气密的，水从管道溢出或泄漏，将造成地板送风系统性能恶化；
(2)厨房和备餐区：出于上述同样原因，也不宜采用地板送风系统。除漏水的风险和潮湿外，大量设备及繁忙的物流，会使地板送风口失效。食物的跌落与液体的溢出，有渗进地板静压箱的风险。地板静压箱也存在产生害虫的危险；
(3)实验室：与卫生间等房间一样，也面临着协调管道、避免水泄漏进送风静压箱的同样挑战；
(4)消防楼梯：楼梯平台必须与任何架空可检修地板相衔接，延伸至楼梯区的地板送风系统。必须密封以阻止气流进入楼梯间；
(5)机械设备用房：如锅炉房和冷水机房，以及空调机房(AHU)；
(6)集中库房和装卸区域、垃圾房等；
(7)不间断电源(UPs)，紧急发电机房类房间；
(8)健身中心：其设备、垫子等会频繁地覆盖地板送风口；
(9)交通流量较大的区域如大厅，中庭及主要走廊：在这些地方，地板送风口经常被损坏，有可能绊倒他人，或有可能汇集垃圾灰尘；
(10)餐厅：桌椅经常会妨碍送风口送风，餐厅里液体和固体溅落物较多，而且地板送风口对于进餐者来说也不舒适；
(11)儿童保育中心：儿童玩具、设备、垫子等经常会覆盖地板送风口。且送风口也会成为诱惑儿童玩耍或往内倒东西的目标。有送风口，孩子在地板上玩会感到不舒服，且会受到静压箱内出口气体的污染。
2 恒温恒湿地板送风系统研究
2．1地板送风系统中需要研究的问题
在现代建筑中使用地板送风系统的研究还存在着许多问题，需进一步解决：
（1） 负荷计算：恒温恒湿或者空调冷负荷计算是系统设计的关键。目前，存在着几种空调负荷的计算方法，这些方法或是借用置换通风系统的负荷计算方法，或是建立在温度分层理论，假定设备负荷、照明负荷以及围护结构负荷中有多少百分比计入计算冷负荷，支持这些负荷计算方法的数据不够多：存在着许多不确定性；
（2）温度和污染物分层：地板送风房间内是否存在分层，在什么条件下会出现分层现象是与地板送风系统有关的另一主要问题。关于如何控制地板送风系统分层的资料信息非常少，而分层现象的存在以及分层高度的确定，恰巧又是负荷计算准确性的主要依据；
（3）如何评价恒温恒湿地板送风系统舒适性：地板送风系统在房间的气流组织，空气温度与舒适性等参数与上送风系统有很大差别。对于地板送风系统，需要有一个特别的计算空调房间内空气分布特性指标(ADPI)的方法，关于这个问题的研究，还没见到任何文献发表；
（4）净区半径：在目前的地板送风设计指南中，建议每个地板送风口的净区半径为R 0．3一1．
（5）恒温恒湿地板送风静压箱空气渗漏对送风效果的影响：地板静压箱空气渗漏将显著地影响地板送风效果。目前。对于地板送风效果影响的研究文献是非常少的。
2．2恒温恒湿地板送风系统控制研究
与上送风系统相比，恒温恒湿地板送风系统的一个特性是送风通过地板静压箱从地板送风口送出。送风静压箱是一个空气通道，它与建筑结构与地板材料结合在一起。送风静压箱的楼板对地板送风系统有很大的热惯性。有压静压箱还将导致空气从静压箱内泄出。建筑热惯性与静压箱内空气渗漏，为地板送风系统的热舒适控制增添了新的因素。为了达到如上送风系统相同的热舒适性，地板送风系统的控制策略和控制算法，应与上送风系统有所不同。这些区别以及最佳的控制方案是主要的研究内容。
目前，还没有公开出版的文献涉及上述最佳的地板送风系统的控制问题。有几篇文章提到了地板送风系统控制的基本概念，但是没有提供详细的信息(bude砌缺2003)。在采用地板送风系统的大多数建筑中，定风量加传统控制方法，仍在内区使用。在这些系统中，风量过大是一个普遍性问题(Bau眦n 2003)。风量过大(过冷)将浪费能源，且影响系统效果。在外
区，变风量系统以与定风量系统同样的控制策略被广泛使用。由于厚重的混凝土楼板对送风与室温的影响。负荷变化时系统的反应时间较长，需要在控制策略和算法方面进行更多研究，应整理出更多关于地板送风系统使用效果的运行数据。一些研究人员认为，地板送风系统控制比较简单，但最近美国国家能源管理和建筑技术中心(NcEMBT)主持的研究(woods2004)发现，地板送风系统湿度控制与压力控制比上送风系统更加复杂与困难。
对于恒温恒湿地板送风系统，温控器设置位置与设定温度的关系是另一个挑战。在一个存在热力分层的环境中，典型的墙置式温控器测得的温度值，已不能被认为代表工作区平均温度。因为温控器设置在1．
2．3恒温恒湿地板送风系统空气分布特性指标(ADPI)研究
在美国的内华达州立大学拉斯韦加斯分校(UNLv)，研究人员对地板送风系统的空气分布特性指标的评价方法进行了研究。该项目研究的目的是确定在运行良好、空气分布特性指标大于80％的办公室内区中，地板送风系统与上送风系统之间是否存在风速与温度的显著差异。
UNLV建筑技术实验室(BTLab)的研究人员对地板送风系统的空气分布特性指标进行了大量的测试。他们根据现有文献及AsHRAE标准113，开发出了UNLV建筑技术实验室(B，II丑b)的设计规程。这个实验室配备了房间内部表面温度控制系统、上送风系统、地板送风系统、数据采集系统以及先进的测试仪器。实验室的研究人员也开发出了ADPI测试的协议和实
施方法。他们根据实验的设计、测试协议与实施方法。完成最终ADPI测试．并得出下列结论：
(1)对于性能良好的恒温恒湿上送风和地板送风系统，办公室内区的空气速度和温度分布存在着显著差异。上送风系统的总体温度与速度分布比地板送风系统好；
(2)在50％及20％负荷时，恒温恒湿地板送风系统的ADPI值约为55％与65％，比ADPI 80低很多。但在满负荷测试时，地板送风系统的ADPI值高于80％：
(3)当采用恒温恒湿上送风系统的送风温度为12．
(4)对于恒温恒湿地板送风系统，26％照明负荷与15％室内设备负荷，转移到地板静压箱，而加％照明负荷与85％室内设备负荷计入房间负荷，余下的34％照明负荷直接进入天花板静压箱中。恒温恒湿地板送风系统测试结果证明了现有的系统形式及设计参数不够理想，还需进行大量研究与系统优化。
3 恒温恒湿地板送风系统设计要点
3．1 恒温恒湿相关设计标准
恒温恒湿地板送风系统与上送风系统一样，必须依照所有与空调通风系统设计相关的规范、规程、标准与措施进行设计。按照规范确定室内、外设计参数、新风量与热舒适指标．保持室内空气品质。根据各房间噪声标准选择空调通风末端装置，确定系统消声与隔声措施。
由于恒温恒湿地板送风系统大规模应用于现代办公楼的时间不很长，某些规范条文与地板送风系统相冲突，许多规范(如建筑设计防火规范)缺乏与地板送风有关的条文。目前，一些发达国家正在修订规范、标准的同时，增加适合地板送风系统设计的条文。在我国，虽然已有几幢办公楼采用了地板送风系统，也积累了一些工程设计经验。但还没有专门的规范或条文对地板送风系统的设计作出规定，也未闻有何规范在修订时加入地板送风系统设计的内容。因此，没计人员在设计地板送风系统时可参照相近条文进行。
恒温恒湿地板送风系统设计时，还需关注并确保地板表面温度、地板附近的空气温度与空气速度。且需对与上送风系统无关的三个因素进行控制：即厚重混凝土结构楼板的传热；通过外罔护结构的传热量、水蒸气量与渗透风量；整个地板送风静压箱内空气温度、静压分布。
3．2 系统时间常数(热惰性)
恒温恒湿地板送风系统的一个独特特征是：其送风静压箱是由结构楼板与地板材料组成。如果暴露在送风侧的建筑构件保温良好，则建筑构件从周围环境释放或吸收热量很小。运行后，整体结构与送风达到热平衡．进入房间的送风温度应等于离开空调器和进入地板静压箱的空气温度。在部分负荷情况下，如果通过提高送风温度来控制室内温度，则由于系统失去热平衡而产生动态响应不确定性，因此通过变风量控制将更合适。
由于热惰性现象，在部分负荷时采用断续开关空调器的控制方法也不可行。据以往经验，为降低能耗，大多数地板送风系统采用“晚间”或无人时关闭空调的方法，在地板送风系统中，这是非常困难的。如地板送风系统的送风温度为17．
3．3 恒温恒湿地板送风静压箱空气泄漏
当采用结构楼板与架空地板之间的空间作为送风静压箱时，应对整个地板送风静压箱进行密封。由于地板送风静压箱比送风管道更复杂，通过各种通道的空气漏风最也会大于风管的漏风量。地板送风静压箱空气泄漏有两种形式：
(1)围护结构漏风，恒温恒湿空调送风从地板静压箱泄漏并通过回风管道回到空调器或通过排风管道排至室外。这种泄漏对系统运行效果有很大影响，当地板静压箱的漏风量足够大时。没有足够的送风从地板送风口送出，难以满足高负荷房间空调要求。在漏风量稍小一些、送入房间的风量可以满足空调负荷要求的情况下，这种泄漏也会产生严重的能量浪费。
(2)架空地板漏风，指恒温恒湿空调送风通过架空地板进入空调房间。这种漏风主要通过：1)地板块之间的缝隙和边缘；2)电力接口和出口装置；3)电信和数据电缆出口装置；4)未经严密密封的地板送风散流器。
空调送风通过架空地板从静压箱内渗透进空调房间也严重影响系统性能，影响程度与房间的负荷有关。例如，对于一个私人内区办公室，在没人办公时，灯全关上，没有用电负荷。如存在—个恒定的、较小的空气泄漏量，房间内空气和家具温度将最终达到送风温度。
为了避免空调送风通过架空地板从静压箱内渗透进空调房间，可在每个控制区的周围设置区域隔板，通过送风管道引导送风进入区域变风量末端装置，通过末端装置的温控器来控制处理房间负荷所需的空气流量，并送到相应的静压箱中。
4 恒温恒湿地板送风系统控制、调试与运行
4．1 恒温恒湿地板送风系统控制
(1)送风温度控制
地板送风系统的送风直接送入靠近地板的人员工作区，地板送风口的最低送风温度应保持在一定的范围内(如16．
(2)恒温恒湿地板送风静压箱压力控制
采用地板送风的内区。常用的控制方法是在地板静压箱内保持恒定的静压，以确保每个地板送风口的风量恒定。静压箱内压力通过调整空调器的风机风量来实现。当区域内负荷变化较小、且因人员调节送风口引起静压箱压力变化较小时。保持地板送风静压箱压力恒定的结果非常接近定风量系统运行。可维持室内舒适性。在保持静压箱内压力恒定的条件下，利用检测回风温度还可在空调区域内所需高度处保持分层。
然而，在定风量送风的区域内，当负荷减小时，采用恒定送风温度将导致室内温度向较低温度变化，弱化分层。定风量系统会逐渐呈现风量过大，分层现象最终消失。如系统设计过大，实际运行时有可能无分层现象产生。对于内、外区共用的定风量系统。内区风量应很好地与实际负荷相匹配，且对送风温度应进行有效控制，不使外区供冷不足。
(3)分层控制
恒温恒湿地板送风系统空调区域分层控制的目的是减少能耗(减少室内送风量)。室内空气的整体分层主要是受室内送风量和室内冷负荷之间的平衡关系所驱动。当房间得热量恒定时，随着室内送风量减少，分层将强化。另一方面．如房间送风量太大。则分层将弱化，在高区室内空气趋于充分混合。
ASHRAE标准55_92规定了工作区分层值(对于一个站立的人来说，头部与脚踝高度处的温度差)被限制为
(4)湿度控制
恒温恒湿地板送风系统还应处理好获得所需较高送风温度与维持湿度控制的矛盾。地板送风系统空调器应有让部分回风经过冷却盘管，部分回风旁通的功能。当引入的新风和部分回风被除湿，余下的回风被旁通冷却盘管。且在被直接送入地板静压箱内前与经过冷却盘管的冷风混合，组成温度和湿度合适的送风。负荷变化时，可控制盘管风门和旁通风门，获得所需送风温度。
当进入盘管的空气湿度比较低时，可改变盘管温度，用较高的盘管温度来控制湿度。
(5)零压静压箱控制
主动式恒温恒湿地板送风口或风机动力型变风量末端装置一般安装在地板块上或零压静压箱内。对于静压箱为零压的地板送风分布系统，集中空调器送风量控制需要不同的方法。由于送风静压箱与房间之间压差极小或不存在压差，传统的压力传感方法不能提供用于控制的准确测量。Shute[1992】提出了一种变风量控制策略，解决了集中空调器送人静压箱内的风量与离开静压箱的风量之间的平衡。该方法直接在将吊顶处回风与地板静压箱联系起来的竖向回风井道内设温度传感器。当系统处于正常运行工况时．主动式地板送风装置提供给房间的风量比集中系统所提供的风量稍多一些。静压箱处于微负压工况下运行。温度传感器测量的是室内回风温度。如回风井道内空气温度迅速下降．表明通过地板送风装置的送风需求量已减少，导致地板静压箱内压力超值。于是。集中空调器减少风量，直到流进回风井道的气流的温度回到正常。空调器可利用最小设定值来确保有足够的风量。
4．2 恒温恒湿地板送风系统调试
恒温恒湿地板送风系统是一项较新的技术，细致地调试地板送风系统有助于确保建筑物内所有系统正常运行。调试是一个系统过程，它始于设计阶段，并一直延续到建筑物的使用期和担保期。它采用文件和验证的方法来确保设备符合设计意图以及业主和使用人员的期望【AsH黜也1996；D鹊her等2002；PEcI 2002】。地板送风系统的安全裕度不大．因此通过调试予以验证，使系统良好运行显得格外重要。
整个房间内的空气分层现象主要是受与负荷相关的室内送风量所驱动。当室内得热量恒定时，随着房间送风量的减少，分层现象将变得明显。当房间送风量相对于负荷而增加时。分层现象将减弱，接近于上送风分布系统混合良好的定温度分布特点。调试的目的是在维持舒适性(温度和温度梯度)的同时，确定能耗最小(减小室内风量)的工作点。
由于房间送风量与房间得热量之间有着重要的平衡关系，故地板送风系统正确、全面的调试需要系统在峰值冷负荷(或接近峰值负荷)和部分冷负荷的条件下进行运行和调整。在建筑物投入使用前的暖通系统初步调试时，可以根据设计估算来确定送风量和室内温度。由于目前尚无基于基础研究的标准化设计工具，设计师们需要谨慎地采用自己根据以往参与地
板送风系统设计得到的经验、他人的经验以及其它可用信息来指导设计。在房间投入使用并有了典型的冷负荷之前，是难以验证系统是否能正常运行的。在房间投入使用后进行调试。是使系统运行满足要求的最佳方法。
4．3 恒温恒湿地板送风系统运行与维护
与其它恒温恒湿空调系统相比。恒温恒湿地板送风系统运行与维护时应注意下列几点要求：
(1)恒温恒湿地板送风静压箱的清洁
在采用恒温恒湿地板送风系统时，地板送风口的建筑内，人们普遍关心的是脏物和洒落物会容易地进入地板送风静压箱，且与送风气流混合并被送到工作区内。经验表明，如果在工程完工时静压箱区域被彻底清扫过，楼板上积聚的灰尘景不会太多，并可作为日常维护工作之一予以定期清洁。一般情况下，清洁工作所需的频率估计为2—
(2)重新配置大楼服务系统
架空地板体系改善了使用的灵活性，可为重新配置大楼服务系统显著地节省费用。在敞开式办公室中，工作岗位和家具布置经常会变动，地板送风口也可移动以适应家具的新位置。相比于上送风空调系统，地板送风系统为重新配置大楼服务系统提供了方便。
(3)运行和维护文件
在架空地板施工前、施工中及施工后，业主或物业管理人员应保管好架空地板供应商与承包商提供的安装与施工文件。这些文件应能体现地板送风系统所涉及的系统运行的特殊问题。
5 结束语
在我国，现代办公建筑中应用地板送风系统刚开始，如十多年前的变风量系统一样，将逐渐成为现代办公建筑空凋设计的主流。因此，我国暖通界应从地板送风系统的设备研究与开发、系统设计理念与方法的提出、设计规范与规程的完善、系统管理与运行方法的成熟等各方面努力，在学习与消化国外先进技术的基础上，设计出舒适、经济、可靠的恒温恒湿地板送风系统。
参考文献：
【1】范存养．办公室下送风空调方式的应用【J1．暖通空调，1997，27(4)：
18-27．
【2】林忠平，范存养，後文华．办公楼地板送风技术的新进展【J】．暖通空调
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