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冷梁技术在办公建筑中的应用与设计
发布时间:2016-10-14 14:40:50    浏览813次
     冷梁(chilledbeams)是一种新的空调末端,其主体是一个冷却盘管,可让空气穿越盘管换热,左右有铝壳支撑,看起来就像横梁一样,即安装形式似梁非梁,所以称为冷梁。冷梁送风系统在室内换热方式及热能传送方式上相当于一个空气水空调系统(air-watersystem),它是风机送风之外的另一种选择,通过调节其进水温度和/或流量可使实际获得的冷(热)量与房间负荷准确匹配。
     确切地说,冷梁是与干工况风机盘管机组相类似的一种诱导式末端装置。这种诱导器空调系统与风机盘管空调系统具有许多相同的特点,早在20世纪60年代就已经开始应用。诱导器空调系统虽然具有很多优点,但由于一次空气的输送动力消耗大,个别调节不灵活,末端装置的噪声不易控制,即使二次空气为等湿冷却,实际上仍需设冷凝水排放系统等原因,从70年代中期起,逐渐被风机盘管空调系统所取代。随着人们对室内空气品质的重视,这种诱导器空调系统又有了新的应用天地。
     目前,冷梁技术在欧洲和美国已经得到了广泛的应用,但在我国还没有得到普及。冷梁具有成本低、结构紧凑、质量轻,需要的安装空间小等优点。根据房间和吊顶设计的要求,冷梁设备可选择吊顶平齐安装或悬挂安装;可与天花板同高,也可以装在梁的下方。
     冷梁为干工况风机盘管的一种先进的应用形式,盘管只承担室内显热负荷,不承担潜热和湿负荷,运行时无冷凝水,不会形成细菌滋生及冷凝水的二次污染,能够大大提高室内空气品质;同时,由于系统所需供回水温度较常规系统高,有利于提高冷水机组的工作效率。另外,冷梁设备一体化程度较高,无运转部件,无过滤器,无冷凝水和噪声,无需供电,安装维护简便,大大缩短了安装工期。当室内布置或区域分隔变化时,可最大限度地降低调整空调布局所造成的损失。

     冷梁空调送风系统在欧美等地被定位为新时代的绿色空调系统,符合世界节能减碳的发展趋势。同时,采用冷梁空调送风系统有助于申请绿色建筑节能标识或美国绿色建筑协会(USGBC)的LEED评鉴加分。另外,冷梁送风系统具有显著的运行节能效益,能够提供舒适健康的室内空气品质与环境,是一项很有潜力的空调技术。


一 、冷梁的分类
     冷梁系统是在盘管内的水和管外空气之间的温差驱动下形成气流循环,通过室内空气和盘管之间的对流和辐射来达到空气调节目的的系统。根据安装方式不同,可以分成裸露式和镶嵌式两类。裸露式冷梁的热效率高,但受建筑限制。镶嵌式冷梁美观大方,但会减少室内获得的冷量。另外,依据是否有室外空气供给,冷梁还可以分为主动式冷梁(activechilledbeams,ACB)和被动式冷梁(passivechilledbeams,PCB)两种形式。

二、冷梁系统的优缺点分析
2.1冷梁系统的优点
     冷梁质量较轻,需要的安装空间较小,无需加装额外的散流设备,且能轻易地融合到各种材料的吊顶中去。同时,由于冷梁设备无过滤网,无风机及其他运动部件,保养只需要偶尔清洗一下换热器,只要打开安全开关,移开面板就能操作,因此维护费用很低。

2.2 冷梁系统的缺点

     初投资较高,失控时会产生冷凝水,因此,如何有效探测、避免和控制制冷状态下吊顶的结露问题以及一旦失控时如何处理冷凝水是影响冷梁发展的重要问题。

三、冷梁的适用性
     冷梁技术通常应用于混合通风系统,水是传递冷热量的主要载体,因此空调设备以及风管的安装量将大大减少。冷梁本身的高度使其能适用于大多数层高受限制的建筑物吊顶内,特别在一些项目改造中更适合。如果应用在一个新的建筑内,也可以使内部空间更高。根据冷梁系统的特点,它适用于舒适度和噪声控制要求高、无太多维修空间或者不希望太多维修工作且换气次数要求较小的区域进行通风、冷却和供暖。但是冷梁送风系统的应用会受到以下因素的限制:
1)围护结构的气密性不良时会造成室外湿热的空气渗入,与冷梁接触可能会产生冷凝水。
2)因冷梁系统的盘管为干盘管,不适用于餐厅、健身房、游泳池等室内潜热负荷比较大而有冷凝风险的场所。
3)冷梁系统不适用于各等级工业洁净室或生物洁净室等对室内换气次数要求较高的场所。

4)冷梁系统不适用于化学实验室等室内污染源较多、设有排气柜的场所。

四、冷梁系统与其他系统形式的结合

     在大型办公区域,可采用冷梁系统+风机盘管系统,通过冷梁来消除建筑内区的冷、热负荷并为办公区域提供充足的新风,在外区利用落地式风机盘管来消除窗户等围护结构的得热。同时,还可以使排风经过全热式能量回收机组对新风进行预处理(夏季降温除湿、冬季增温加湿),处理后的新风再送入各层空调机房,由冷梁系统送入办公内区。
     此外,也可将冷梁技术用到地源热泵中,使地源热泵系统与冷梁联合运行,可以有效提高机组的EER,创造出更加舒适与节能的空调系统。采用这种地源热泵冷梁系统不但可以节能减排,还可以提高用户的舒适感,非常适合于高端用能场合,是当前的先进技术之一。但是,需要指出的是,被动式冷梁只能用于夏季供冷,不能用于冬季供热,不适合应用于热泵系统。因此,地源热泵冷梁系统中一般采用主动式冷梁,这样可以实现供冷和供热的双重功能。