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摘要：人们使用空调系统，在注重节能的同时，也越来越关注室内空调品质，把健康、舒适低能耗的人居环境作为追求，这就要求我们在设计时根据不同的需求设计末端系统形式，寻求舒适、健康、节能的空调末端系统以满足不同的用户需求。
干式空调系统很好地解决了这一问题，本文阐述了干式空调系统中的代表-主动式冷梁的工作原理和特点，及与被动式冷梁、风机盘管相比，主动式冷梁的优势所在。介绍了在办公室建筑中主动式冷梁与风机盘管相结合的空调系统应用，更好地满足办公楼的空调需求。
近年来，诸多干式系统已被广泛推广，但基于诸多因素的影响，冷梁作为干式系统典型代表在国内一直没有得到广泛地推广和应用。本文作者结合现有冷梁研究技术，以北京某办公楼为例，论述了主动式冷梁系统应用于办公楼建筑中的可行性及设计方法。从负荷计算、系统的合理划分、直至计算新风、冷梁的空气处理过程，阐述了主动式冷梁+风机盘管这种新型空调系统在办公室中的成功应用。
关键词：主动式冷梁；落地风机盘管；露点温度
前言：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，越来越多的被推广应用起来。
冷梁具有结构紧凑、质量轻，需要的安装空间小等优点，可根据房间及吊顶设计的要求进行布置，但由于其造价较高等诸多因素，在我国还没有得到普及，应用实例甚少。
新型空调末端的推广需要一定的过程，然而一个成功的工程案例势必会带动冷梁在国内的发展，希望本工程冷梁的成功应用对其发展有一定的促进作用。
一、冷梁的定义
冷梁是一种新空调末端，其主体是一个冷却盘管，空气经过盘管换热，左右有铝壳支撑，看起来像横梁一样，即安装形式似梁非梁，所以称之为冷梁。冷梁送风系统实为空气－水空调系统，通过调节其进水温度和/或流量可使实际获得的冷（热）量与房间负荷匹配。早在20世纪60年代就已经开始使用[1]。
二、冷梁的种类
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。依据是否有室外空气供给，冷梁分为主动式冷梁和被动式冷梁两种形式。
1、主动式冷梁
主动式冷梁是指空气循环动力由外部强制送风供给，在冷梁内部形成空气诱导过程，利用强制对流造成空气与盘管间传热的设备。它的外部空气由风管供给，空气流动速度比被动式冷梁快得多。
主动式冷梁主要由外壳、喷嘴、一次空气连接管、换热盘管、面板等几部分构成。其空气处理过程为：来自室外且经空调箱处理过的干冷一次空气（Primary air）以较高的速度经喷嘴喷出，进入冷梁中，当高速流动的气流通过阻挡物时，在阻挡物的背风而上方端口附近会形成负压，从而产生吸附作用，诱导室内低速的二次空气（secondary air）经过冷盘管。二次空气在通过盘管的时候得至冷却，然后进入主气流。冷却后的空气和主气流混合形成速度足够大的混合空气，其温度低于房间温度。混合空气通过两个封闭的导流槽形成贴附射流，沿吊顶流动，然后进入到房间中冷却室内空气。经过相同的循环，房间的热量被冷却盘管带走，从而起到了制冷的作用。
图1 主动式冷梁原理图
2、被动式冷梁
被动式冷梁主要由箱体、孔板面板和带法兰及铝制肋片的水盘管等部分构成，通常悬吊在天花板上方，通过自然对流来供冷。它主要用于带走室内大部分显热负荷，同时，还需要一个单独的一次空气系统进行通风和调节湿度。
四、主动式冷梁系统设计方法
1、负荷计算
办公室采用冷梁系统，主要基于以下两点原因：
（1）更好地满足室内空调设计所要求的温度和湿度的要求；
（2）由于冷梁无凝结水盘、无细菌滋生，可以为办公人员创造更为舒适、健康、高空气品质的办公环境。
采用冷梁系统就意味着温湿度独立控制，故其空调冷热负荷计算时应将以下负荷分别计算。
（1）建筑围护结构冷热负荷；
（2）室内人员显热冷负荷；
（3）照明及设备显热冷负荷；
（4）室内人员湿负荷。
2、空调冷冻供回水温度的确定
采用冷梁系统，就必须避免其结露现象的发生，故其空调冷冻供水温度必须高于室内露点温度，根据室内空调计算参数来确定室内露点温度，根据室内露点温度进而再确定冷冻供回水温度。
3、空调末端形式的确定
空调末端种类繁多，需根据项目的实际情况来确定冷梁的形式，以及与冷梁相结合的其他空调末端的形式。
五、工程概况
北京某办公楼总建筑面积约59072平方米，其中地上面积约52637平方米，地下面积约为6435平方米。其中主楼地下2层，地上30层，高123米，裙房局部地下2层，大部分地下1层，地上5层，高21.7米。B2层为设备用房，B1层部分为设备用房，汽车库。地上首层为大堂，15F层为设备用房和避难间外，其它层为办公用房。其中，办公建筑面积约49199平方米。
该项目位于北京市朝阳区，本着绿色、节能的思想，经多方论证，选择主动式冷梁+落地式风机盘管系统。
六、 空调系统设计
1、空调设计参数.
（1）室外空调计算参数
夏季空调室外计算干球温度33.2℃，夏季空调室外计算湿球温度26.4℃。
冬季空调室外计算干球温度-12℃，冬季空调室外计算相对湿度45%。
（2）室内空调计算参数
开放式办公室的室内设计参数：夏季室内干球温度24℃，室内设计相对湿度45%-55%，冬季室内干球温度20-22℃，相对湿度≥30%，计算人员密度10m2/人，最小新风量50m3/h/p。
2、空调系统概述
本设计考虑到负荷特点、市场定位、系统的特点等，最终本工程办公标准层为采用主动式冷梁与风机盘管相结合的空调形式，在贴近外墙处设置落地式风机盘管来消除墙体、玻璃幕等围护结构的得热，通过冷梁来消除室内人员显热、照明及设备的显热冷负荷，并为办公区域提供充足的新风。
3、空调水系统
由于本工程采用主动式冷梁与风机盘管相结合的空调形式，而两种空调末端所需要的冷冻水温度不同，综合考虑项目的情况，采用两者共用冷水机组，通过板换换热以满足两者对冷冻水温不同需求的设计方案。
（1）冷梁冷冻水供回水温的确定
根据室内空调计算参数，室内露点温度为11.2℃～14.2℃，故冷梁冷冻水供回水温设计为16/19℃。
（2）风机盘管及空调机组等冷/热水供回水温的确定
经多方论证风机盘管、空调机组及新风机组空调冷冻水采用大温差设计，以达到节能的目的。
（3）分区设计
本工程空调水系统共分为低温冷水、中温冷水和冷热水三个系统。一般夏季供冷，冬季外区供热，内区供冷。
低温冷水系统为分区一次泵变流量两管制系统，供空调机组和1至30层新风机组。15层为界，B2层至15层为低区，16层至30层为高区。低温冷水低区由制冷机直接提供，设计供回水温度为5℃/12℃，高区由热交换器提供，设计供回水温度为6.5℃/13.5℃。
中温冷水系统为分区一次泵变流量系统，供主动式冷梁。以15层为界，B2层至15层为低区，16层至30层为高区。中温冷水高低区分别由板式换热器提供，设计供回水温度均为16/19℃
空调冷热水系统供空调机组、设在裙房屋顶及15层避难层的集中送风新风机组、设在地下一、二层的新风机组以及周边布置的立式暗装风机盘管。以15层为界，B2层至15层为低区，16层至30层为高区。冬夏季切换使用，夏季供冷水，冬季供热水。低区冷水由制冷机提供，设计供回水温度为5℃/12℃，高区冷水由板式换热器提供，设计供回水温度为6.5℃/13.5℃。热水高低区分别由板式换热器提供，设计供回水温低区为62℃/52℃，高区为60℃/50℃。
4、空调风系统
在办公走廊设置排风，经过设置在15层设备层的转轮热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新风机组进行二次传递，最后再由冷梁系统送入办公区内。
5、办公标准层冷梁系统设计
（1）空调负荷计算
以办公标准层（空调面积为1000m2，图3）为例，依据空调设计算参数，采用空调负荷计算软件计算得出空调负荷计算结果如表3-1所示。
（4）风机盘管的确定
由表3-1空调负荷计算结果可知东南向、西向、北向在夏季和冬季的空调负荷，据此，周围落地风机盘管布置为：东南向26台，西向20台，北向18台，单台制冷量为2.6kW。
结论：该工程是国内为数不多的主动式冷梁系统之一，经过多年的运行，证明主动冷梁系统在办公室应用是成功的。
通过本文对主动式冷梁系统设计过程的分析，可以看出合理的负荷计算、精确的空气处理过程计算对于主动式冷梁系统的设计尤为重要，也是主动式冷梁系统可以成功应用的重要因素。
但该工程还存在一些不足之处，在以后的工程设计和实施中可以进一步改善。比如空调水平管道采用异程设计且未设置任何的平衡阀，为调试带来了一定的难度，如果水平管道采用同程设计或在空调末端加设动态流量阀，势必会消除系统的不平衡率，也有利于的调试和运行效果。
如果主动式冷梁系统能够得以广泛应用，将会为创造健康、舒适的空调环境开辟一条新的道路。相信本工程主动式冷梁系统的成功应用也将起一定的示范作用。
参考文献：
[1] 宋应乾 龙惟定 冷梁技术在办公建筑中的应用与设计 暖通空调 2010年第40卷第11期
[2] 章恋 主动式冷梁系统在智能办公建筑中的应用探讨问题 制冷与空调 2010年6月 第10卷 第3期
[3] 张勇 何舢 陈殿坤 干盘管系统与主动式冷梁的应用探讨 制冷空调 技术交流
作者简介：
鞠晓芳，女，1982年7月生，工程师，邮编：100024
论文作者:鞠晓芳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：空调论文; 系统论文; 主动论文; 盘管论文; 温度论文; 负荷论文; 回水论文; 《基层建设》2018年第5期论文;