商用建筑通风工程中的地板送风设计

摘 要：地板送风系统是诸如办公室写字楼等其他商业建筑中空调设计的一种新兴系统。顾名思义地板送风是从地面送风，它利用了被架空的地板体系下的静压箱，将处理过的空气通过地板散流器送入建筑物的使用区。相较于传统的头顶以上的常规型空气分布系统存在诸多优势，所以该项技术在北美和日本地区的使用正在不断增多。

关键词：地板送风；空气分层；静压箱；热舒适

传统的商用建筑通风工程设计中，暖通空调设计一般都沿用延伸型风道将新风送至位于吊顶上的散流器，处理后将空气从吊顶处送出。吊顶静压箱一般经过特殊设计以容纳很大的风道。而回风设计一般都采用不接风道的吊顶静压箱。上述方案就是广为接收的混合型空气分布的常规暖通空调设计。具体的来说，经过处理的空气一般以超过人员舒适度的风速被送出，根据冷热负荷情况，送风温度可以被微调，（略低或略高或与室内空气设定温度相等）这些高速紊流空气射流将会与室内空气迅速混合，送风温度迅速接近整个房间的室内空气温度。随着新风的送入，它将室内空气卷入一次空气射流中，紊流规模不断增大和扩展后，射流速度将会降低。为了保持人员的热舒适度，一般规定头部以上的散流器系统设计必须使吊顶送风气流在进入人员工作区前的速度降低至可接受值（0.25m/s）。

1 房间空气分层

接下来本文将从房间空气分层，地板送风静压箱等几个方面阐述地板送风系统的设计方案。建筑物中空调房间的空气流动，对大楼中暖通空调系统的性能起着至关重要的作用，它将会直接影响到室内空气品质和使用者的热舒适度，当然在另一方面它也将对空调系统的能耗产生巨大影响。地板送风相较于常规空气分布系统在以下方面具有较大的优越性：静压箱将处理后的空气在地板处或接近地板处直接送至建筑物中的使用区，然后在吊顶或接近吊顶处回风。传统的设计采用头部以上空气分布系统，力图在整个空间内维持稳定均匀的温度和通风量。在这种系统中，散流器一般都是按一定间距布置在吊顶上的，由于其放置远离室内人员，所以这种控制策略几乎不可能满足建筑物中使用者的不同的热舒适度需求。相反，地板送风系统可以将空气送到离人员最近的区域。特别是它的TAC调节系统，可以根据个人的需求调节局部环境以匹配不同的热舒适需求。

2 地板静压箱

常规系统与地板送风之间最重要的区别就是送风在途经地板下静压箱时与混凝土楼板和架空的地板块之间的热交换。如果楼板吸收了部分热量，尤其是吸收了来自楼板下侧的温度较高的回风的热量，则送风温度会随着离静压箱进风口距离的增加而上升。所以，在蓄热策略中，利用混凝土楼板蓄热可以取得较好的节能和节约运行费用的效果。上文提到的利用地板静压箱直接向建筑物的使用者活动区域输送新风，其主要目的是确保送出所需的风量和包括温度和湿度的出风工况，以及在建筑物地板以下的任何位置的有需要的最小通风量。这个过程不同于全部接风管的设计，因为随着空气通过静压箱，它会直接与混凝土楼板或地板块等地板材料接触，根据温差和风量的特征，完成送风传热过程。当然，在某些构造中，到达要求位置处的空气量可能会受到静压箱高度，静压箱入口工况，静压箱内部构造等的影响。

3 热舒适评估，通风效率与空气品质

通过每位使用者对自己的局部热环境进行控制，就可以满足自己的热舒适要求。由于在大型的商业楼宇中人员众多，每个人的衣着，新陈代谢等各异，他们对热舒适的要求也不同。实验室数据表明，选用合适的静压箱送风，可以提供较大范围内的个人微气候控制范围。比如说：对于台式出风口，可达到7℃；对于地面出风口，可达到5℃。这样大范围的控制能力完全可以满足个人热舒适的调节要求。

通过在地板处或接近使用者的位置输出新风，并在吊顶处进行回风，形成室内空气与污染气流向上流动的置换循环。改善人员呼吸高度处的通风与室内空气品质。这样的置换通风系统将温度稍低于舒适工况，风速较低的新风送入室内，很好地改善了通风性能。另一方面，由于送风的动量极小，浮力是影响空气流态的重要因素。新风从地板区域输入，产生热羽蔓延开来，并向上流动。空气温度与污染物浓度将随高度增加而增加。

由于地板送风系统的送风速度比置换通风系统的高，所以引起的紊流现象也较大，减弱了置换程度。另外，一些有回风的地板送风系统会造成室内空气与污染物的混合，导致污染物扩散。优化的通风策略是要对送风口进行控制，在标准呼吸高度0.9m-1.5m范围内限制送风与室内空气混合。在此范围之外才能允许空气更大程度的空气分层或被污染程度。但无论如何，相较于混合型置换通风系统，地板送风系统的空气污染程度要低得多。实验室数据表明：配备了个人环境调节散流器的地板送风系统，较混合通风系统在通风效率上有很大改善。

4 能耗分析

相较于混合型置换通风系统，地板送风系统在以下两个方面有巨大节能优势：（1）供冷时节能来自于经济器和冷水机组的增加；（2）风机节能。对于经济器来说，由于地板送风系统的回风温度大约在25℃-30℃，高于混合型置换通风系统所要求的24℃，增加了经济器运行的时间。此外，有与地板送风系统的送风温度也比和混合型置换通风系统要低，所以经济器在运行时的供冷时间也变少了。对于冷水机组来说，因为送风温度的增加，冷水机组可以采用更高的出水温度。当然，在潮湿环境下，对湿度控制的需求会减少或抵消节约下来的供冷能量。所以设计中一定要注意不要失去对湿度的控制。

风机的节能则与总风量和静压的减少有关。在地板送风系统中，从地板至吊顶的空气分层使得房间内较低混合程度的区域之上的热源所产生的大部分对流热量直接回风，回到吊顶处，因此可不包括在送分量中。因此，根据热源就可以进行工况确认。另外一方面，由于省却了大量支风道的铺设，静压箱压力减少了，所以进过分析后，总的风机耗能量也会大大减少。

参考文献

[1] [美]鲍曼著，杨国荣等译.地板送风设计指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2] 连之伟，马仁民著.下送风空调原理与设计[M].上海：上海交通大学出版社，2006.