浅谈冷梁/辐射板空调系统的施工和应用

浅谈冷梁/辐射板空调系统的施工和应用

李英敏

中冶天工集团有限公司，邮编300000

摘要：本文结合天津茱莉亚学院项目连廊教室所采用的冷梁/辐射板+独立新风方式的空调系统，介绍了冷梁、辐射板的安装施工工艺，和空调系统的原理，以及该空调形式的目前使用环境，并对该系统未来的应用提出展望。

关键词：冷梁、辐射板、辐射空调、结露、温湿度

引言：

随着生活水平日益提高，人们对居住和生活环境舒适度要求也随之增加，辐射空调系统的应用越来越多，冷梁/辐射板系统由于其可提供更舒适、安静的供暖（冷）环境，越来越受到人们的青睐。

一、应用背景

音乐学院钢琴等乐器教学和演奏的教室等区域，对温湿度、噪声控制等要求严格，采用隔声吊顶下方吊挂冷梁和石膏辐射板，用二者相结合的方式供暖/供冷，温湿度独立控制，完美地解决了室内冷热不均和其他空调末端容易产生噪声的问题，保证了音乐器材对温度、湿度的苛刻要求。

二、原理和构成

天津茱莉亚学院连廊教室采用冷梁和辐射板组合的形式，由冷梁输送干燥的符合要求的新风，去除房间内的潜热负荷，调节室内湿环境。同时保证室内空气品质，承担排除室内二氧化碳和 VOC等卫生方面的要求。辐射板负责房间内的显热负荷，采用另外独立的辐射混水系统，夏季产生 16°-19°C高温冷水，冬季产生 40°-35°C 的低温热水，送入室内辐射板和冷梁末端装置，承担室内显热负荷。铺设在石膏板内表面的充满冷/热水的管道对内表面冷却/加热，冷/热量再以辐射的方式向室内均匀吸热/散热，提高了热环境的舒适性。使用辐射空调制冷，墙壁和地板与辐射板有温差，产生辐射热交换，人所感受到的温度就会比室内空气温度略低一些，人在这样的环境里会感觉（比全空气空调系统）更舒适。

此外，为了保证室内空气清新卫生，室外新风处理后经管道，通过室内的冷梁以小于0.3m/s的速度送入房间。新风在距离地板1米高的区域内形成新风湖，在室内热压的作用下，新风湖被逐渐抬升，然后从房间上部的回风口排掉。室内的人员由于没有温差、吹风的影响，感觉更舒适自然。

在提高舒适性的同时，DOAS 空调系统运用转轮除湿方式，转轮除湿是通过硅胶或分子筛等高效吸附材料对空气中的水分进行吸附而改变空气中的水分含量，通过转轮除湿，一般空气的含湿量能降到 6g/Kg 以下。转轮除湿方式处理空气时，空气状态沿等焓线变化，除湿后的空气温度较高，需要经过再冷却后才能送入室内。

在提高舒适性的同时，积极采用可再生能源或提高能源利用效率，可大大降低建筑耗能。在温湿度要求严苛的区域，选择适当的除湿系统及恰当的送风方式是温湿度独立调节空调系统关键和难点。

三、施工工艺

合理安排施工顺序，温控器的配线管，要在建筑物维护结构施工完毕，障碍物已清理，地面无杂物的条件下进行；轻钢龙骨安装，要在所有管道接口预留到位、一次吊顶和转换钢架完成后进行；冷热辐射板安装，要在龙骨安装完成后进行；冷热辐射板背面保温保冷及石膏板安装，要在冷热辐射板安装完成且水压试验合格后进行；外置传感器安装，在辐射板和冷梁安装时穿插进行；与辐射板相邻的冷梁和灯具应在辐射板的包覆石膏板安装完成后开始安装；温控器安装，要在硬装施工完成后，现场保持清洁后进行。

1、吊挂龙骨安装

（1）根据图纸和辐射板尺寸，采用经纬仪、水准仪或其他定位仪器，精准定位轻钢龙骨安装位置，测放出吊点位置，定位放线后做好标记，并在施工过程中全程检查，以防错位和偏移。

（2）吊挂件采用螺栓固定在转换钢架上，必须连接牢固，吊挂件距龙骨端部不得大于200mm，吊挂件之间间距不得大于600mm。

（3）龙骨安装前，对龙骨因搬运等原因造成的弯曲变形部分进行校正，对严重变形部分应予以切除，龙骨的安装应按照预先弹线位置，从一端依次安装到另一端。

（4）安装龙骨的同时，将尺寸及位置留出，将封边的横撑龙骨加固安装，并同时进行龙骨调平。

2、辐射板冷梁安装

（1）冷热辐射板、冷梁安装前进行开箱检验，检查每块辐射板的铜管、翅片、挂件有无损伤、锈蚀等缺陷。安装前应进行水压检漏试验，试验压力为系统工作压力的1.5倍，观察时间2分钟，不得渗漏。

（2）冷热辐射板安装在轻钢龙骨上，平稳牢固，位置正确。冷梁应在一次吊顶封闭之前，把弹性吊杆按照测定位置先固定在顶板上，做好吊杆定位板，待一次吊顶安装完毕，转换钢架安装完毕后可以固定冷梁。冷热媒水管与冷热辐射板采用专用的不锈钢软管，软管与冷热媒水管采用螺纹连接，软管与辐射板铜管采用快插方式连接，铜管插入快速接头的长度应满足快插接头密封要求。辐射板与冷热媒水管的连接应在冷热媒管道系统冲洗排污后进行。

（3）安装完毕后应以分支管路为单位进行水压试验，试验压力为系统工作压力的1.5倍，并不得低于0.6Mpa，试验压力下2~3分钟，压力不降且不渗不漏为合格。

冷梁安装时，必须先准确判断风管和水管的位置，从而确定风管与水管的连接方向，正确摆放箱体的位置。采用吊杆吊装时，吊杆必须保持垂直，保证面板与顶板平齐，缝隙均匀。热交换盘管的进回水接头位于箱体短边侧，水管连接时，必须严格遵循施工规范，先固定水管接头，再对接水管。风管安装时，进风管处必须平顺，保证一段长度的直管段，尽量减少空气紊流，提高定风量末端的运行精度。严禁使用自攻钉在接管上固定，防止破坏末端设备。根据设计一次风量的要求，在现场校核并设定定风量阀，连接风管。

3、辐射板背面保温和下部石膏板安装

（1）冷热辐射板安装完成并试压验收合格后安装背面保温材料和包覆石膏板。保温材料下料要准确，切割面要平齐。装石膏板前，对石膏板进行挑选，剔除有破损、断裂、受潮的板材；检查喷淋头、烟感和其它安装设备是否符合石膏板安装条件。

（2）板材必须在无应力装下（自由状态）进行固定，防止出现弯棱、凸鼓现象。石膏板与龙骨固定，应从板的中间向板的四边固定，不得多点同时作业。石膏板的接缝 3mm，采用填缝膏处理。

（3）固定自攻螺丝与石膏板纸包边距离 10‐15mm，距切割的板边 15‐20mm 为宜。自攻螺丝钉距以 150‐170mm 为宜，螺钉应与板面垂直。弯曲、变形的螺钉应剔除，并在相隔 50mm 的部位另装螺钉。螺钉钉头嵌入石膏板深度 0.5‐1mm，并不使纸面破损。钉帽应涂刷防锈涂料，并用石膏腻子抹平。

4、外置传感器和温控器安装

传感器应按照图纸要求的位置和产品技术要求安装。传感器至控制器之间的连接应符合设计要求，尽量减少因接线引起的误差。温控器应按照图纸要求的位置和产品技术要求安装。温控器与其它开关并列安装时，距地面高度应一致。

四、控制方案

1、温湿度控制

温湿度独立调节空调系统的技术核心就是把对温度和湿度两个参数的控制，由原来常规空调系统的热湿联合处理改为热湿分开，即用风系统进行室内余湿的处理，用水系统进行室内余热的处理。一般地，夏天通过干燥的新风进行消除建筑潜热冷负荷，消除余湿，利用高温冷水≥16℃的干湿末端系统承担建筑显热冷负荷，消除余热；冬季通过新风进行调节室内湿度，利用低温热水≤40℃系统承担建筑显热热负荷。这样不但显著提高了室内温湿度的控制精度，更加提升空调系统的综合能效比，从而大大降低了空调系统的能耗。DOAS 空调系统中，湿度控制系统的主要设备为新风机组，通过调节送风含湿量和风量，达到室内湿度控制。温度控制系统的主要设备包括高温冷源（16°--19°的混合水）及其输配系统、末端显热处理设备，通过调节进入室内辐射板和冷梁混合水的电动两通阀，控制冷热量从而达到室内温度的控制。

湿度控制系统：新风经新风处理机组处理后，送到各个区域的送风口，从而送到室内，达到控制室内湿度和二氧化碳浓度的目的。

温度控制系统：在冷机处理作用下，空调系统的水经加热或制冷后，循环输送到辐射板、冷梁盘管，达到室内制热/制冷的效果。

内置的传感器可监测室内的温度和湿度，分别通过控制器自动关闭或开启联结在回路上的调节阀调节室温和湿度。

2、防结露控制

在最容易结露的辐射板表面安装露点传感器，当露点传感器应到辐射面快要结露时，关闭辐射制冷用电动阀，停止冷水进入辐射管网，使辐射表面温度升温，避免结露； 在冷梁混合腔内设置露点传感器，当露点传感器感应到混合腔内空气快要结露时关闭冷梁制冷用电动阀，防止结露发生，保证干工况运行。当结露危险消除后，恢复到原先的运行模式。大中小排练室各房间辐射板设置一处露点传感器，典型冷梁混合腔内设置一处露点传感器。教学工作室、教室各房间面积较大，辐射板设置两处露点传感器，典型冷梁混合腔内设置一处露点传感器。公共区域各廊道冷梁独立控制，除小排练室廊道外，其余廊道冷梁分两回路控制，根据外区廊道处温控器上温湿度传感器计算露点温度，如冷梁制冷供水温度低于空气露点温度，则关闭该回路冷梁电动阀，避免冷梁结露。冷梁/辐射板防结露控制原理图如下：

辐射单元               电动水阀            控制面板            温湿度探头

（温度的最终体现）（受控开关进水）（采集温湿度计算露点温度）（测量辐射板表面温度）

冷梁辐射板防结露控制原理图

根据设计需求调节混水系统，使供回水温度满足设计要求。控制新风机组送风温度、湿度满足设计要求，根据房间露点探测器控制水阀启闭。室内温控器需就地调节控制及根据人员传感器传送人员信号调节节能运行模式（无人状态）。

五、结论

随着人们生活水平的逐渐提高，对生活、办公等场所的环境要求和需求也随之提高，辐射空调系统已逐渐普遍应用，冷梁和辐射板的应用，使辐射空调系统在原有优势的基础上，带来了更舒适、更安静的生活和工作环境。

相对于传统的空调形式，目前该系统也存在一定的局限性。首先，冷梁系统对使用环境要求较高，如对空间维护结构的密封性要求严格，遇室外湿热空气易结露，在潜热负荷比较大的环境中不适用，如泳池、健身房等，也不适用于污染源较多、换气十分频繁的环境；再者，采购和安装成本较高，前期投入较大。希望随着技术的不断进步，冷梁/辐射板系统会越来越完善，应用越来越广泛，在此基础上，研究开发出更优良的空调系统，给人们的生活和工作创造更多便利和舒适的空间。

参考文献：

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4、刘鹏.独立新风结合冷辐射吊顶系统节能节能及舒适性研究【D】.华中科技大学，2009.