輻射空調系統淺析
2020-12-01
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當今社會，舒適家居概念已深入人心。以空調、采暖、新風三種系統相結合的方式來調節室內溫度、濕度、潔凈度以達到高品質生活環境的形式越來越常見。
回望1902年，美國人威利斯·開利設計了第一臺空調系統，直到1922年開利工程公司研制成功在空調史上具有里程碑地位的產品——離心式空調機，從此，人成為空調服務的對象。1973 年，輻射吊頂作為空調系統的末端設備問世，打破了人們對傳統空調形式的認知。
幾十年過去，空調已經家喻戶曉，而輻射空調系統卻沒有完全進入大眾的視線，雖然還很小眾，輻射空調系統可能會成為已知暖通的最終形態。
一、輻射空調系統的概念
輻射空調系統主要以輻射的形式向室內“散發”冷量或者熱量，而這種形式是目前公認的舒適性最高的傳熱方式。與常規對流空調系統相比，輻射空調系統形式上有以下幾點區別：
1、常規空調系統單一、單系統獨立運行調節室內空氣。輻射空調系統由輻射冷暖系統和新風系統組成，相輔相成共同調節。
2、常規空調主要通過調節室內溫度，部分空調通過調節溫度以調節室內濕度。輻射空調系統由輻射冷暖系統控制室內溫度，新風系統控制室內濕度及空氣潔凈度。
二、輻射空調系統的換熱原理
輻射是通過“電磁波”傳遞能量的現象。輻射熱交換具體是指兩個溫度不同且互不接觸的物體之間通過“電磁波“進行的換熱過程。自然界中最常見的輻射換熱就是太陽散發的熱量在沒有任何外力的作用下能被我們感受到，這就是輻射換熱的效果(見下圖)。
輻射換熱與導熱、對流換熱有本質的不同：
1、在輻射換熱過程中必定伴隨著能量形式的“轉變“。物體發射熱輻射是物體的熱能轉變為輻射能，而物體吸收熱輻射則是輻射能轉變為熱能。導熱與對流換熱只是單純的熱量“轉移”。
2、導熱與對流的熱量傳遞一定要通過物體的直接接觸才能進行，其熱源處溫度最高，然后逐漸下降，冷源處溫度最低。而輻射換熱時有可能中間溫度最低，以太陽與地球的輻射換熱為例說明之：太陽的溫度很高，地球的溫度較低，而它們之間的大部分空間溫度比兩者都低。
綜上，從換熱的原理上，輻射空調系統與常規空調系統有本質的區別，正因為輻射換熱的形式，輻射空調系統舒適性優于傳統空調系統。
三、輻射空調系統的組成
1、空氣源熱泵
為了調節冬夏季室內溫度，輻射空調系統的主機采用二聯供系統主機，在控制主機運行模式實現夏季輻射制冷，冬季輻射制熱的效果。
2、輻射制冷末端
區別于常規空調系統的是，輻射制冷末端是由輻射制冷板或輻射制冷管替換室內機。當輻射空調系統工作時，末端系統(輻射制冷板)通過與室內空氣熱交換將熱量傳送到輻射機組，隨后空氣源熱泵(室外機)通過與周圍環境進行熱交換，將熱量送出室外，實現制冷效果。
3、輻射采暖末端
與常規采暖系統相同，輻射空調系統在制熱時，其末端也是通過室內敷設的地暖盤管與室內進行熱交換。不同與常規采暖系統的是，輻射空調系統用空氣源熱泵替代了鍋爐供熱。
4、除濕新風
在空調系統運行過程由于室內“濕度”無法控制，“結露“成為輻射空調系統中的一項難題。輻射空調通過除濕新風設備的運行來控制空氣濕度，保證室內空氣流通，防止輻射面出現結露現象。
5、智能控制
輻射空調系統的智能控制系統可通過室內的溫濕度傳感器獲取室內空氣參數，根據設定的溫濕度，自動對冷\熱系統進行調節。同時對空氣含氧量、潔凈度也同時監測控制。
綜上所述，輻射空調系統通過二聯供空氣源熱泵制熱與制冷共，結合除濕新風保證室內空氣的潔凈，也防止了輻射面結露。智能控制系統能感知室內環境溫濕度及空氣質量，自動調節，保持室內舒適。
四、輻射空調系統的特點
1、無風感
經過實踐表明，輻射是舒適性很高的傳熱方式。而輻射空調系統末端系統60%的冷量和熱量都是通過輻射的方式進行的，無風感，因而較其它形式的末端形式舒適度比較高。
2、無運行噪音
與傳統的風機盤管相比(風機盤管存在電機、風機等室內運作部件，因此，會產生35-45dB左右的噪音)，輻射空調系統沒有室內運行部件，不會產生任何室內噪音，是最安靜的空調系統。
3、無冷凝水盤，無細菌滋生源
輻射管網埋設在吊頂內，主要靠輻射傳熱給建筑物供冷或供熱，與風機盤管相比沒有凝結水系統，不會發生排水不暢，造成滴水等現象。也不存在傳統的風機盤管滴水盤中滋生細菌，影響室內衛生條件的現象。
4、系統隱蔽，布置靈活
輻射管網全部隱藏在吊頂里，完全看不見，無需降低吊頂安裝設備，也無需在吊頂上預留風口和檢修口。并且有多種安裝方式，能靈活配合吊頂設計，避讓開燈位、吊頂內走管，其施工方便，也不會破壞建筑外觀。
5、反應延遲
正午陽光直射，有大陽臺的臥室、客廳，房間負荷達到一個峰值，而在早晚時分，負荷又會下降。這種負荷變化極大的空間，輻射空調系統無法快速響應短時間的負荷波動情況，在特定時刻可能影響室內空調系統效果。
6、裝修配合度高
豪華裝修的別墅平層，墻面設計復雜，經常會用到軟包、大理石等裝飾材料，復雜的頂面吊頂也會相應限制輻射管鋪設，增加輻射管輻射空調系統設計難度。輻射管網空調系統的輻射末端是整個系統實現控溫的關鍵，沒有足夠大的輻射面積，輻射制冷效果也就會差強人意。
五、輻射空調系統的應用
1、舒適
輻射空調系統室內運行無噪音，無風感，溫度分布均勻，能保證室內溫度、濕度、潔凈度達到舒適的設計工況。在寒冬酷暑能給室內帶來自然而不做作的舒適感。故該系統適用于對舒適度要求較高的環境。
2、健康
傳統空調系統因房間密閉性強、空氣流動性差、風量小，使房間內細菌等各種微生物大量繁衍，易引起“空調病”。輻射空調的對溫濕度的控制形式創造了一個更健康的居住環境。
3、運行能耗
輻射空調系統后期運行節能，成本較低。
輻射空調系統結合除濕新風系統運行工作，由于該系統所需的夏季冷凍源供水溫度只需17~19℃供回水溫度，冬季只需32~30℃供回水溫度，低于常規水空調夏季7～12℃和冬季45~40℃供回水所需的能耗，因而比傳統空調節能50%以上。故相比傳統空調系統運行費用更低。
4、系統成本
輻射空調系統初期成本高。與傳統的空調系統相比，輻射空調系統能同時實現溫度、濕度、潔凈度的三維控制，其設備與管路的連接相比傳統空調復雜，因此施工難度也大大提高，為達到理想的舒適狀態，系統的控制調節技術也遠高于普通空調，所以系統成本相比普通空調系統較高。
5、安裝
輻射空調系統在安裝上無需單獨的內機吊頂空間，輻射板可以和石膏吊頂融為一體，采暖需要能隱藏分集水箱的空間，此外除濕新風系統與普通新風系統安裝條件相同。唯一特殊的是，輻射制冷系統對吊頂內燈位、布線、走管配合要求極高。安裝完成后，輻射面不宜破壞。
輻射空調系統與傳統空調系統對比表
綜上所述，在家裝范圍內，輻射空調系統更適用于類似別墅或層高較高的大平層。
六、結語
科技高速發展的今天，人們對室內環境的舒適度要求越來越高，建筑設計師對室內設計的美觀要求卻克服不了設備安裝空間的難題，人們在改善居住環境的同時又無法避免“空調病”帶來的苦惱。
此時，輻射空調系統的出現，不僅是人們對舒適生活環境追求的產物，也是舒適家居行業發展的方向，是一次大步向前。美景公司作為行業的領軍者在這一技術的探索中勇敢探索，大膽學習應用，實踐“用技術提高舒適家居生活品質”。
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