冷梁空调系统应用探讨

冷梁空调系统应用探讨
天津市天友建筑设计股份有限公司刘冰
0 引言
冷梁系统起源欧洲并且有20多年的使用历史，并且最近几年在美国也得到了广泛的使用，但在中国应用案例不多。

但随着温湿度独立控制系统的推广冷梁系统应用也会随之增多。

冷梁系统从原理上讲就是一种无风机干盘管末端，是以对流传热为主导的末端。

盘管只承担部分室内显热负荷，不承担潜热负荷，运行时无冷凝水，避免细菌滋生，并且末端无风机，能够非常安静的运行，从而提高房间的环境品质。

1 冷梁的工作原理[1]
从工作原理上冷梁分为主动式冷梁和被动式冷梁，。

1.1主动式冷梁
经处理的一次风（1）（一般为新风）进入冷梁经喷嘴（4）高速喷出后利用诱导原理诱导室内空气（2）经过回风百叶（5），经盘管(6)后在喷嘴（4）出口处的空腔内混合，混合后的空气（3）送人室内，完成一次空气处理过程。

其中夏季一次风（1）承担新风负荷及室内潜热负荷及部分室内显热负荷。

余下的室内显热负荷由盘管（6）承担；冬季一次风（1）承担新风显热热负荷及加湿负荷，盘管（6）承担室内热负荷。

图1 主动式冷梁工作原理图图2 被动式冷梁工作原理图
1.2被动式冷梁
被动式冷梁的基本原理是根据空气密度差形成的自然对流进行的空气循环，热空气（1）由于密度小一般聚集在房间的顶部，当热空气接触到盘管（2）后被冷却，由于冷空气的密度大下沉至工作区域从而达到降低室内环境温度的作用。

夏季被动式冷梁起到的作用与主动式冷梁是一样的，即只承担部分室内显热负荷，其余负荷全部由一次风承担，但被动式冷梁没用供热的功能所以在需要动机供热的地区被动式冷梁需要与其它末端设备共同作用才能完成夏季供冷冬季供热；比如与地板采用联合作用就是个不错的选择。

2冷梁系统的优缺点[2][3]
2.1冷梁系统的优点
冷梁设备集成了送回风口安装快速，相对于全空气系统（包括定风量和变风量）风管较小节省安装空间，设备不含风机等运动部件，且无过滤网，除偶尔清扫一下换热盘管外终身无需其他维护。

运行噪声水平低，被动式冷梁完全没有噪声。

采用高温水供冷，提高制冷机COP，节省能源消耗。

2.2冷梁系统的缺点
由于单台冷量低，所需台数多且均为国外品牌产品所以造价过高；水温或一次风湿度控制不好会产生冷凝水；由于其追求供冷时的舒适性，造成供热时气流不容易送到人员活动区，所以送风温差不能太大从而造成供热能力有限。

2.3与其他常用系统比较
表1 风机盘管系统与冷梁系统对比
湿式风机盘管干式风机盘管主动式冷梁被动式冷梁
空气循环
动力
风机风机新风诱导自然循环
冷负荷处理新风承担新风负
荷，盘管室内热
湿负荷
新风承担新风、室内潜
热及部分室内显热，盘
管承担余下室内显热
新风承担新风、室内潜
热及部分室内显热，冷
梁盘管承担余下室内
显热
新风承担新风、室内
潜热及部分室内显
热，冷梁盘管承担余
下室内显热
独立新风
系统
需要需要需要需要有无冷凝
水
有无无无
供水温度7℃高于室内露点温度1℃高于室内露点温度1℃高于室内露点温度1℃
供热能力强强低无初投资较低低较高较高3设计原则
3.1 冷梁夏季的空气处理过程[4]
冷梁夏季的空气处理过程如下图
;
图3 冷梁夏季空气处理过程
1）过N做ε线，并有送风温差确定送风状态点O则送风量G可得。

当G w（一次风量）已定时，G F（冷梁回风量）亦可确定。

2）做NO延长线至P点，使NO/OP=G W/G F，则的P点。

3）有d P线与机器露点相对湿度交线相交的L点，考虑新风温升可确定K点，连KO延长与d N相交的M点，M即冷梁盘管处理到的出风状态点。

4）一次风量G W、一次风处理箱所需冷量Q1及冷梁盘管的冷量Q2分别为：
G1=Q/(1+KO/OM)(h N-h O)
Q1= G1（h W-h L)
Q2= G F（h N-H M)
5）根据一次空气量和诱导币及厂家提供的产品样本选择型号合适的冷梁，并根据冷梁的热效率对换热器的供冷量进行校核
3.2 风系统设计
由于一次风的风量直接决定着主动式冷梁的总送风量，而总送风量又决定了室内的气流组织所以主动梁系统设计为定送风量系统，每个主动式冷梁的一次风入口处均安装有定流量风阀。

室内主动梁末端的不是需参照相关产品样本的技术参数。

被动式冷梁的一次风需从房间下侧送风（如地板送风），这样可以避免一次风影响被动式冷梁的自然对流[5]。

暗装时为保证送风效果被动式冷梁沿长边方向两侧应分别留有0.5倍冷梁短边宽度的回风口，回风口遮挡率不大于80%，冷梁顶部距遮挡物距离大于0.33倍短边长度。

如图4：
图4 被动式冷梁暗装示意图
3.3注意事项
1）安装高度不能超过6m；
2）建筑维护结构应该严密无额外的湿空气渗入，以避免盘管结露；
3）供水温度必须高于室内露点温度1℃以上；
4）被动式冷梁只能用于供冷
4结语
4.1 冷梁作为一种新型的空调末端，有自己的优势但也有局限性应因地制宜的使用；
4.2 室内湿负荷有新风承担，系统对新风系统的依赖性很高，所以新风设计时一定确保
准确无误，当采用冷冻除湿时需校核新风冷盘管除湿能力，必要时选择两级冷盘管；
4.3 设计时新风要考虑一定的余量以保证过滤器积尘后仍能保证足够的除湿新风量；
4.4冷梁的安装情况特别是被动式冷梁对其制冷效果影响较大，安装时应严格按照厂家
技术资料安装；
4.5 希望国内厂家尽快研发以降低产品造价，以利于冷梁的推广。

参考文献
[1] TROX technik 2009. Chilled Beam Design Guide
[2]understanding Chilled Beam Systems, TRANE engineers newsletter, volume 38–4,
[3] 宋应乾，龙惟定，吴玉涛.冷梁技术在办公建筑中的应用与设计[J].暖通空
调,2010,40(11):52-56.
[4] 赵荣义.空气调节（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，2009.
[5] 2008 ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment(SI)。