摘要：隨著新型辦公建筑的信息化、智能化，地板送風(fēng)系統(tǒng)逐漸受到國(guó)內(nèi)外通風(fēng)空調(diào)領(lǐng)域的關(guān)注。文中介紹了地板送風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及其分類、地板散流器的分類及其特點(diǎn)，提出了地板送風(fēng)系統(tǒng)的一些設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：地板送風(fēng)系統(tǒng) 地板散流器 空氣品質(zhì) 工作區(qū) 熱舒適
1 引言
提高室內(nèi)空氣品質(zhì)、降低建筑能耗，以及進(jìn)行大空間局部熱濕環(huán)境的控制，逐步成為當(dāng)今辦公樓建筑空調(diào)發(fā)展的重要方向，同時(shí)也對(duì)辦公樓傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)為：風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)，集中式定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，以及變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常采用頂棚送風(fēng)（上送風(fēng)）的空調(diào)方式，它強(qiáng)調(diào)送風(fēng)氣流與室內(nèi)空氣的充分混合，由吊頂送出的空氣吸收室內(nèi)產(chǎn)生的全部余熱、余濕并稀釋污染物，這樣使室內(nèi)所有空間的溫濕度基本一致。此種控制方式不能很好地滿足同一使用空間中不同使用者對(duì)溫度和通風(fēng)的不同要求。而且，一旦系統(tǒng)安裝后，就不便于以后根據(jù)需要更改風(fēng)口的位置。
地板送風(fēng)的送風(fēng)口一般與地面平齊設(shè)置，地面需架空，下部空間用作布置送風(fēng)管或直接用作送風(fēng)靜壓箱，送風(fēng)通過地板送風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，與室內(nèi)空氣發(fā)生熱質(zhì)交換后從房間上部（頂棚或者工作區(qū)之上）的出風(fēng)口排出。20世紀(jì)70年代以來(lái)，歐洲開始應(yīng)用到辦公樓建筑。特別是80年代中期，英國(guó)倫敦的Lloyd，s大樓和香港匯豐銀行采用下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的成功，引起各國(guó)空調(diào)技術(shù)界的關(guān)注。目前，地板送風(fēng)系統(tǒng)在我國(guó)的研究和應(yīng)用處于起步階段。
2 地板送風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)的主要區(qū)別
就冷熱源設(shè)備和空氣處理設(shè)備而言，地板送風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是相似的。地板送風(fēng)系統(tǒng)主要的不同在于：它是從地板下部空間送風(fēng)；供冷時(shí)的送風(fēng)溫度較高(一般為17～18℃)；在同一大空間內(nèi)可以形成不同的局部氣候環(huán)境；室內(nèi)氣流分布為從地板至頂棚的下送上回氣流模式。
3 地板送風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
3.1 便于建筑物重新裝修和現(xiàn)有建筑的翻新改造
當(dāng)辦公室用途改變，需要重新布置、裝修時(shí)，設(shè)置在活動(dòng)地板上的送風(fēng)口易于變動(dòng)，且地板下部空間可方便電力線路、通訊線路、水管等的重新安裝，這可大大地降低重新裝修的費(fèi)用。據(jù)日本經(jīng)驗(yàn)，僅勞動(dòng)力就可節(jié)約32％[1]。地板送風(fēng)系統(tǒng)可以用于建筑物翻新改造，雖然加高地板會(huì)遇到樓層高度、樓梯和電梯?？课恢玫恼{(diào)整、衛(wèi)生間地面的抬高等問題，但是這些問題可以得到解決。另外，靜壓箱的安裝過程是一個(gè)相對(duì)干燥的過程，對(duì)其他建筑結(jié)構(gòu)的破壞可以減小到最小。
3.2 局部氣候環(huán)境的個(gè)人控制
采用靜壓箱送風(fēng)后，送風(fēng)口一般與地面平齊設(shè)置散流器直接送風(fēng)至工作崗位。使用者既能控制風(fēng)量也能控制出風(fēng)的方向，很明顯地提高了個(gè)人的舒適度。使用靜壓箱送風(fēng)使混凝土樓板變成了一個(gè)蓄熱層，因此減少了溫度的波動(dòng)和峰值冷負(fù)荷。
3.3 提高工作區(qū)空氣品質(zhì)
由于回風(fēng)口設(shè)于吊頂上，下送上回的氣流組織形式，有利于從使用空間中排除余熱、余濕和污染物，從而保證工作區(qū)較高的換氣效率和空氣質(zhì)量。
3.4 節(jié)能
地板送風(fēng)系統(tǒng)的能耗是傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)能耗的34％[2]，其節(jié)能效果可以體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
（1）靜壓箱送風(fēng)系統(tǒng)使用較高的送風(fēng)溫度，有關(guān)研究表明，在達(dá)到相同的工作區(qū)溫濕度環(huán)境時(shí)，地板送風(fēng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度高約4℃[3]，這就允許在空氣較為干燥的季節(jié)，采用較高的盤管冷卻溫度和蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度，提高了冷水機(jī)組的COP。
（2）由于地板送風(fēng)系統(tǒng)的熱力分層特性[4]，所以空氣的混合區(qū)只要在人員停留的區(qū)域即可。對(duì)于該系統(tǒng)，大部分從安裝在天花板的燈具所產(chǎn)生的熱量還未到達(dá)地面就被排出，提高了排風(fēng)溫度，減少了總冷負(fù)荷，減小了制冷機(jī)組的容量。文獻(xiàn)[5]表明，地板送風(fēng)系統(tǒng)僅需處理整個(gè)空調(diào)房間顯熱得熱的64％。
（3）由于地板下送風(fēng)橫截面較大，所以壓力損失較小，從而減小了空氣輸送動(dòng)力，減少了風(fēng)機(jī)能耗；
（4）在過渡季節(jié)，使用較高的送風(fēng)溫度延長(zhǎng)了使用室外新風(fēng)的時(shí)間，減少了冷凍機(jī)的開啟時(shí)間。
（5）建筑物使用地板送風(fēng)系統(tǒng)，雖然需要送風(fēng)靜壓箱，但不需要較大的頂棚空間來(lái)容納送風(fēng)管路及末端裝置，與傳統(tǒng)上送風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)相比，地板送風(fēng)系統(tǒng)可降低5％～10％的樓層高度[6]。
盡管地板送風(fēng)系統(tǒng)較傳統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但是也有一些缺點(diǎn)，例如不舒適的吹風(fēng)感，得不到滿意的熱力分層等。文獻(xiàn)[7]提到，距地板散流器0.8m的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生不適的吹風(fēng)感。
4 地板送風(fēng)系統(tǒng)及送風(fēng)風(fēng)口的分類
4.1 按照送風(fēng)房間的類型分
（1）大面積區(qū)域送風(fēng)。在大面積送風(fēng)中，采用地板下空間作為靜壓箱。由于地板下空間的壓力分布均勻，地板風(fēng)口上無(wú)需再加靜壓箱。如該區(qū)域內(nèi)氣流分布均勻，則風(fēng)口可不用附加調(diào)節(jié)閥。
（2）分室送風(fēng)。對(duì)單個(gè)房間的控制需用到靜壓箱，以此做到分別控制各房間的送風(fēng)量。而風(fēng)管系統(tǒng)應(yīng)有許多支管，風(fēng)口上帶調(diào)節(jié)閥使氣流分布均勻。
（3）混合式送風(fēng)。對(duì)于既有大面積區(qū)域送風(fēng)又有分室送風(fēng)要求的場(chǎng)合，房間內(nèi)的地板風(fēng)口由風(fēng)管將氣流送入其靜壓箱。而區(qū)域送風(fēng)則通過地板下空間作為靜壓箱將空氣送人。
4.2 按照地板下的設(shè)置分
（1）地板下設(shè)風(fēng)管的送風(fēng)方式：早期曾采用(如香港匯豐銀行工程)，送風(fēng)量控制可靠。啟動(dòng)時(shí)間短．但風(fēng)口位置固定、靈活性差。
（2）地面壓出式直接送風(fēng)(靜壓箱內(nèi)為正壓)：地板下向上送風(fēng)，通過對(duì)送風(fēng)量和送風(fēng)溫度的控制，調(diào)節(jié)工作區(qū)溫度，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)（因結(jié)構(gòu)熱情性）。
（3）地板下設(shè)混風(fēng)箱和風(fēng)機(jī)（靜壓箱內(nèi)不需要正壓），即部分空氣通過地面回地板下與一次空氣混臺(tái)(相當(dāng)于二次回風(fēng)方式)，將風(fēng)機(jī)動(dòng)力型末端設(shè)在地下，如不設(shè)混風(fēng)箱，則一次空氣和回風(fēng)的混合不易控制，使送風(fēng)溫度不穩(wěn)定，這種方式雖AHU風(fēng)量可減?。匕逑卵b置復(fù)雜。
（4）地面與吊頂送風(fēng)相結(jié)合方式：照明等穩(wěn)定的負(fù)荷由頂棚送風(fēng)承擔(dān)，辦公機(jī)器的負(fù)荷由下送風(fēng)負(fù)擔(dān)。回風(fēng)均從吊頂回風(fēng)口吸入。采用這種方式時(shí)，如將下送部分空氣的送風(fēng)進(jìn)一步局部化(如利用中空的分隔板出風(fēng))，以及由上進(jìn)風(fēng)提供要求較低的背景空調(diào)．而下送風(fēng)充分滿足人體需要，這種方式即所謂的“工作與環(huán)境”相結(jié)合的空調(diào)方式(Task ambient air conditioning TAC)。
4.3 地板送風(fēng)的風(fēng)口形式
按氣流方向分
（1）旋流型風(fēng)口：依靠較大的誘導(dǎo)此，隨氣流送出時(shí)，溫差射流迅速衰堿；
（2）指向性風(fēng)口：出口格柵構(gòu)成一定的射出角度，具有指向性強(qiáng)的軸線方向型送風(fēng)口，適用于TAC送風(fēng)，方向和流量均可依照個(gè)人需要調(diào)整。
按裝置高低分
（1）與地面相平的送風(fēng)口；
（2）伸出在地面上的送風(fēng)口，如用于TAC的風(fēng)口，通常安裝在辦公桌附近。
按送風(fēng)口的分布分
（1）分散布點(diǎn)型：是指按風(fēng)口的特性(作用范圍、風(fēng)量等)及辦公設(shè)備布置，按一定間隔布置送風(fēng)口。并且按照服務(wù)區(qū)域的不同選擇風(fēng)口的類型，是目前應(yīng)用最廣的型式；
（2）全面出風(fēng)口型：是指從下而上空氣經(jīng)透氣的阻尼層或穿孔板送鳳．整個(gè)出風(fēng)面具有均勻的氣流。
5 地板散流器的形式
按照靜壓箱的結(jié)構(gòu)形式和散流器的工作狀態(tài)，將地板散流器分為主動(dòng)式和被動(dòng)式散流器，主動(dòng)式散流器通過風(fēng)機(jī)將送風(fēng)氣流從靜壓箱送入室內(nèi)空調(diào)區(qū)域，被動(dòng)式散流器通過靜壓箱內(nèi)的正壓將送風(fēng)氣流從靜壓箱送入室內(nèi)空調(diào)區(qū)域。在被動(dòng)式散流器的下方簡(jiǎn)單安裝一個(gè)風(fēng)機(jī)動(dòng)力箱，就可以將被動(dòng)式散流器變?yōu)橹鲃?dòng)式散流器。下面是三種常用的地板散流器。
5.1 旋流地板散流器
對(duì)于這種散流器，氣流送出時(shí)速度和溫度衰減快，具有較好的擴(kuò)散性，在地板送風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛。從這種旋流型散流器中送出的氣流迅速與工作區(qū)的空氣混合，使整個(gè)空調(diào)區(qū)域很快達(dá)到其設(shè)計(jì)溫度。用戶可以通過在散流器上安裝風(fēng)閥來(lái)控制局部送風(fēng)量，也可以直接使用自控系統(tǒng)調(diào)節(jié)送風(fēng)量。
5.2 VAV地板散流器
這種散流器是為VAV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，它采用自動(dòng)末端風(fēng)閥的開啟，以保證當(dāng)送風(fēng)量增加或減小時(shí)，送風(fēng)速度保持不變。方形地板格柵以射流形式向室內(nèi)送風(fēng)，用戶可以通過改變格柵的方向，來(lái)調(diào)整送風(fēng)的射流方向。送風(fēng)量可以通過溫控器調(diào)整，或者用戶自己調(diào)整。
5.3 條型地板格柵
條型地板格柵以射流形式向室內(nèi)送風(fēng)，它通常安裝在靠近外窗的周邊區(qū)域，起到很好的裝飾效果。盡管流線型格柵通常帶有風(fēng)閥，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)及使用中很少調(diào)節(jié)風(fēng)量，所以通常不用于建筑物人流密度大的內(nèi)區(qū)。
另外，對(duì)于任務(wù)－環(huán)境空調(diào)（TAC）系統(tǒng), 按照不同的“任務(wù)”設(shè)計(jì)出安裝于不同位置的散流器。
6 地板送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求[8,9]
6.1 送風(fēng)溫度的控制
地板送風(fēng)系統(tǒng)用于制冷時(shí)，其送風(fēng)溫度保持在17～18℃。
另外，還要考慮建筑結(jié)構(gòu)熱惰性及其蓄熱性能對(duì)送風(fēng)溫度的影響。采用建筑結(jié)構(gòu)作為送風(fēng)道時(shí)，因建筑材料的熱惰性，供冷時(shí)靜壓箱不斷儲(chǔ)蓄冷量，這種蓄冷量的一部分在空調(diào)停止后室內(nèi)釋放。另一方面，由于結(jié)構(gòu)的蓄熱作用，空氣經(jīng)過靜壓箱時(shí)，必然吸收四壁的熱量而使溫度升高，故要考慮空氣沿程的溫升。Fukao等人在全年需供冷的辦公樓(建筑內(nèi)區(qū))測(cè)得，空氣在送風(fēng)靜壓箱的沿程溫升冬季為0.15℃/m，夏季為0．28℃/m[10]。
6.2 最佳熱力分層高度的確定
最佳熱力分層高度不應(yīng)低于工作區(qū)高度，它與送風(fēng)射流特性及熱射流特性等多種因素有關(guān)。在上述條件固定時(shí)，分層高度是房間冷負(fù)荷和送風(fēng)量的函數(shù)。較小房間冷負(fù)荷和較大的送風(fēng)量對(duì)應(yīng)于較高的分層高度。然而，當(dāng)送風(fēng)量較大時(shí)，地板送風(fēng)口以較大速度送出的空氣射流將引起下部工作區(qū)空氣的混合，從而削弱了工作區(qū)單向流的置換作用；甚至，送風(fēng)量大到一定程度時(shí)，送風(fēng)射流可以達(dá)到房間頂棚，室內(nèi)氣流接近混合式通風(fēng)的流型[11]。為了實(shí)現(xiàn)如置換通風(fēng)一樣工作區(qū)較低的空氣溫度和較高的空氣品質(zhì)，一般限定地板送風(fēng)的送風(fēng)速度不大于2m/s[12]，分層高度通常為1.2～1.8m。
6.3 垂直溫差的控制
地板送風(fēng)的室內(nèi)氣流是不均勻的，存在垂直溫差。地板送風(fēng)時(shí)室內(nèi)水平(風(fēng)口附近除外)溫度分布一般比較均勻，而垂直溫度分布比較復(fù)雜，其影響因素主要是送風(fēng)射流(送風(fēng)參數(shù)和送風(fēng)口形式)和室內(nèi)熱源(大小和位置)。隨著送風(fēng)量減小，垂直溫度梯度增大，而平均室溫的增加較小。旋流型散流器能使房間空氣分布更均勻些，對(duì)減小工作區(qū)垂直溫差有利。當(dāng)熱源在房間上部(如燈具)時(shí)，房間上面的垂直溫度梯度大而下面的垂直溫度梯度??；當(dāng)熱源在房間下部(如人員)時(shí)，房間上面的垂直溫度梯度小而下面的垂直溫度梯度大。地面附近空氣溫度與送風(fēng)溫度之差為送排風(fēng)溫差的一半[13]。
按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7730，標(biāo)高0.1m和1.1m之間的垂直溫差不得超過3℃(這實(shí)際上考慮坐姿情況)。美國(guó)ASHRAE 55—1992標(biāo)準(zhǔn)建議0.1 m和1.8 m之間的垂直溫差不得超過3℃(這實(shí)際上考慮站立情況)。因此，設(shè)計(jì)室內(nèi)氣流時(shí)應(yīng)使工作區(qū)溫度梯度小，上部區(qū)域溫度梯度大，以保證熱舒適的溫度要求。
6.4 靜壓箱高度的確定
靜壓箱占用建筑空間，如太高，則不經(jīng)濟(jì)；如太低，則難以保證地板上的各個(gè)送風(fēng)口均勻送風(fēng)。其高度主要由下面三方面因素來(lái)確定：
（1）地板下面通風(fēng)空調(diào)設(shè)備（如末端送風(fēng)裝置、風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)管以及風(fēng)閥等）的最大尺寸規(guī)格；
（2）敷設(shè)在地板下面通訊電纜的要求；
（3）保證地板下面空氣暢通流動(dòng)的附加凈高，通常最小為76mm。
靜壓箱一般采用的是架空地板，縫隙滲漏是難以避免的，這就影響了室內(nèi)氣流組織及系統(tǒng)能耗。所以采用合理的安裝節(jié)點(diǎn)也是地板送風(fēng)技術(shù)不容忽視的環(huán)節(jié)。地板的漏風(fēng)率應(yīng)在設(shè)計(jì)風(fēng)量的5％以內(nèi)。
6.5 靜壓箱內(nèi)風(fēng)管的設(shè)計(jì)
固定在地板基礎(chǔ)上的風(fēng)管或者其他固定裝置的最大直徑不大于560mm；對(duì)于風(fēng)機(jī)箱等可移動(dòng)的末端裝置，其最大直徑限制在480mm以內(nèi)。
為了降低噪音，靜壓箱內(nèi)的風(fēng)速限定在7.6m/s之內(nèi)。
6.6 地板散流器的位置確定
為了避免室內(nèi)空氣通過散熱器回流，要求地板散流器至靜壓箱口的距離最小為2m。
地板散流器的位置距人員不能過近，對(duì)旋流風(fēng)口來(lái)說，距離應(yīng)不小于400mm[4]。
6.7 工作區(qū)風(fēng)速的要求
GBJ2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：舒適性空調(diào)冬季室內(nèi)風(fēng)速不應(yīng)大于0.2 m/s，夏季不應(yīng)大于0.3 m/s。由于旋流風(fēng)口的擴(kuò)散性能好，在風(fēng)口附近區(qū)域(直徑0.6m)之外，一般不會(huì)有吹風(fēng)感。
7 總結(jié)
與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，地板送風(fēng)系統(tǒng)具有便于建筑物重新裝修、提高人員工作區(qū)空氣品質(zhì)、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用日益增加。現(xiàn)在地板送風(fēng)技術(shù)還處于發(fā)展階段，尤其是在其工程設(shè)計(jì)方面還缺少大量的資料和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，因而還需要研究人員和工程技術(shù)人員對(duì)地板送風(fēng)系統(tǒng)的理論及設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善。
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