摘要：從城市氣象參數(shù)入手，論述地板供冷與置換通風結(jié)合的必要性，并以實驗方式驗證了地板供冷置換通風復(fù)合系統(tǒng)可以在住宅內(nèi)達到比較好的空調(diào)效果。

    關(guān)鍵詞： 地板供冷 置換通風 氣象參數(shù) 露點 豎直溫度梯度

    低溫熱水地板輻射供暖在歐洲已有多年的應(yīng)用和發(fā)展歷史，至1994年為止，法國約有20%的住宅建筑中裝設(shè)了該系統(tǒng)，在德國為41%，奧地利為25%，瑞士為48%.近年來在我國，尤其是北方地區(qū)，使用量日益增加。北京、山東、黑龍江等還相繼出臺了相關(guān)的地方法規(guī)。與此同時政府有關(guān)部門、業(yè)主、廠家、設(shè)計單位等各方面對于同時使用地板供冷的興趣也與日俱增，這意味著將減少供冷、暖的初投資和運行費，擴大使用地域，也將進一步推動地板供冷（暖）的發(fā)展。

    一、地板供冷與置換通風結(jié)合的必要性

    地板供冷系統(tǒng)只能承擔室內(nèi)顯熱負荷，當室內(nèi)濕負荷較大，室內(nèi)空氣露點溫度高于地板溫度時，地板將會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

    以地面溫度與室溫溫差5℃計算，采用地板供冷時室內(nèi)空氣溫度應(yīng)低于30℃的保證率，北京為92%，濟南為89%，南京為66%.應(yīng)該說明，限于經(jīng)費，北京、濟南的氣象參數(shù)取近3年的平均值，南京氣象參數(shù)是201年的統(tǒng)計結(jié)果，而不是10年以上的統(tǒng)計值，但所獲得的結(jié)果均具有參考價值。另外，要保證室溫與地板溫度之差為5℃左右，圍護結(jié)構(gòu)必須有較好的保溫性能。采用地板供冷系統(tǒng)后，房間圍護結(jié)構(gòu)溫度降低，人體輻射散熱量增大，人體的實際感受溫度會比室內(nèi)實際空氣溫度降低2℃，所以室內(nèi)空氣溫度30℃時相當于采用傳統(tǒng)空調(diào)方案時房間溫度為28℃。對于氣候比較干燥的北方地區(qū)，地板供冷系統(tǒng)可以在不發(fā)生結(jié)露的情況下取得比較好的降溫效果，如北京、濟南；而對于長江中下游地區(qū)、沿海地區(qū)城市，由于空氣濕度較大，不發(fā)生結(jié)露的保證率則較低，如南京。所以在這些地區(qū)，要在房間內(nèi)取得比較好的空調(diào)效果，必須增加一套除濕系統(tǒng)，以降低房間內(nèi)空氣的濕度。

    置換通風系統(tǒng)是一種舒適、節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。如果將其與地板供冷系統(tǒng)配套使用，將會較好地彌補地板供冷系統(tǒng)的不足。干燥新風的送入，可以改善室內(nèi)衛(wèi)生條件，提高空調(diào)降溫效果，同時降低室內(nèi)空氣露點溫度；地板供冷的水溫也可隨之降低，滿足負荷較大房間的需求；另一方面，置換通風系統(tǒng)可以在近地面處形成一層干燥的空氣層，即空氣湖，防止室外滲入的熱濕空氣直接與冷地板接觸，從而防止出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

    單獨的置換通風系統(tǒng)通常運用在高大建筑中，才能充分發(fā)揮其室內(nèi)熱力分層帶來的節(jié)能效益，而在住宅建筑中，通常層高較低，排風與送風的溫度差值不是很大，使得這一特點并不明顯。而與地板供冷系統(tǒng)聯(lián)合使用后，冷負荷的承擔主要由后者實現(xiàn)，從而可減小置換通風系統(tǒng)送入的　　風量，提高了排風與送風的溫度差，繼續(xù)發(fā)揮其室內(nèi)熱力分層帶來的節(jié)能效益。

    在地板供冷置換通風復(fù)合系統(tǒng)中，置換通風系統(tǒng)送入的新風量主要是根據(jù)濕負荷及人體所需新風量確定，僅承擔很小的一部分室內(nèi)冷負荷（一般不大于10%），設(shè)備體積和風管尺寸減小，所以在地板供冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)備的初投資和運行費增加不大。地板供冷置換通風系統(tǒng)的優(yōu)點還可體現(xiàn)以下在幾個方面：

    1.為冬季供暖、夏季供冷的居住建筑提供了又一種可能的末端系統(tǒng)形式，改變了住宅建筑內(nèi)只能靠送風降溫的情況。擴大了地板供冷（暖）系統(tǒng)的使用地域，使其可應(yīng)用于長江中、下游等冬冷夏熱地區(qū)，也使置換通風這一舒適、節(jié)能的系統(tǒng)可在住宅建筑中得到廣泛推廣；

    2.不存在空調(diào)病的問題，地板供冷系統(tǒng)以輻射換熱為主，更好地符合人體散熱的特點；置換通風系統(tǒng)送風速度低于0.5m/s，送風量小，吹風風險值（draughtrisk）為零，避免了人在睡眠當中因吹風引起的種種不適；

    3. 提供穩(wěn)定的房間溫度，冷卻地板可根據(jù)室內(nèi)負荷在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)供水溫度，從而使提供的制冷量在一定范圍內(nèi)可隨著室內(nèi)負荷的變化而變化，當房間負荷減小時，其提供的冷量也小，當房間負荷大時，其提供的冷量也相應(yīng)地增大，冷卻地板的這一特點使得房間的溫度比較穩(wěn)定。另外，地板供冷系統(tǒng)首先冷卻房間圍護結(jié)構(gòu)，蓄冷量較大，短時間的開門或開窗對室內(nèi)溫度基本無影響；

    4.全新風的空調(diào)系統(tǒng)風管截面積大、占用建筑空間大，有時還與建筑的梁相碰，難于布置，為此采用地板供冷可避免這一問題，而置換通風系統(tǒng)傳送最小新風量，設(shè)備尺寸較小，同時置換通風器的布置比較靈活，可以設(shè)計為1／4圓柱靠墻角布置，也可以設(shè)計為1／2圓柱貼墻布置等方式；

    5.由于地板供冷使用的水溫高于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，為蒸發(fā)冷卻、深井水、地熱（冷）等節(jié)能冷源的使用提供了條件，同時熱泵／制冷機蒸發(fā)溫度的提高增大了其制冷系數(shù)，提高了效率，為家用熱泵／制冷機等設(shè)備的開發(fā)利用提供了潛在市場。

    二、地板供冷置換通風復(fù)合系統(tǒng)的實驗研究

    1.實驗室概況

    實驗室位于南京師范大學紫金校區(qū)內(nèi)，共兩層，一層層高2.75m，二層層高2.85m.每層由測試房間和補償套間兩部分組成。測試房間使用面積約為18m2，地埋管采用雙回路布置方式以盡量均勻地面溫度，冷源為國產(chǎn)的分體式風冷熱泵冷水機組，額定制冷量5.8KW，機組配用進口全封閉渦旋式壓縮機，功率為 2.34KW，軸流風機功率為0.1KW.新風經(jīng)除濕機降溫減濕后由置換通風器送入，除濕機在名義工況下（干球溫度27.0℃，濕球溫度21.2℃），除濕量為3.2kg/h，置換通風器可使得送風均勻，送風速度低于0.5m/s.補償套間用于模擬外界大氣環(huán)境，套間內(nèi)裝有暖風機、加濕器各一臺。暖風機加熱功率可12KW，加濕器加濕量6kg/h.

    2.實驗結(jié)果

    以一樓房間為實驗對象，補償套間溫度34℃，相對濕度69%，此時對應(yīng)露點溫度27.6℃。據(jù)去年氣象參數(shù)顯示，室外露點溫度高于27℃發(fā)生時數(shù)的百分比7月為4%，8月為 0.8%.實驗中，熱泵自動運行、啟?？刂?，出水溫度高于17℃時壓縮機啟動，低于14時壓縮機停轉(zhuǎn)。除濕機也采用自動運行、啟停控制，環(huán)境濕度大于 55%時自動啟動，小于45%時自動停止。置換通風系統(tǒng)送風量為546m3/ｈ，送風溫度24.6℃，排風溫度26.3℃。

    3.實驗分析

    （1）地板供冷系統(tǒng)可以有效降低房間內(nèi)溫度，而置換通風系統(tǒng)可進一步降低房間內(nèi)溫度，復(fù)合系統(tǒng)在房間內(nèi)能取得比較好的空調(diào)效果，此實驗中，工作區(qū)內(nèi)的空氣溫度為24.6℃-26.4℃；

    （2）實驗中發(fā)現(xiàn)，房間內(nèi)各處的露點溫度并不是一致的，一般而言，房間下部的露點溫度要低于房間上部的露點溫度。而近地面處空氣的冷卻也不是等含濕量的過程，隨著近地面處空氣溫度的降低，其相對濕度增加，隨含濕量的降低，露點溫度有所減小。據(jù)質(zhì)量守恒定律分析，房間上部的含濕量將增大，實驗過程中確實感覺無置換通風時房間內(nèi)有點悶；

    （3）盡管置換通風系統(tǒng)送入的新風溫度（24.6℃）高于地表面溫度（22.0℃），但仍可以降低近地面處空氣露點溫度1.1℃，而此時地面溫度僅降低0.3℃，排除上面所述原因，可解釋為置換通風在近地面處形成空氣湖的緣故；

    （4）地板供冷使得房間內(nèi)產(chǎn)生豎直溫度梯度，根據(jù)ISO7730標準，t1.1－t0.1≤3℃時，人體舒適性可以得到保證。該實驗中t1.1－t0.1＝ 2.1℃，符合標準要求。相關(guān)研究認為，置換通風的特點之一是在房間內(nèi)產(chǎn)生豎直溫度梯度，但是本實驗中，兩個系統(tǒng)同時運行后，并不會使溫度梯度加大。基于溫度的簡單加和平均考慮，復(fù)合系統(tǒng)的溫度梯度值應(yīng)介于兩個系統(tǒng)單獨運行產(chǎn)生的溫度梯度值之間。