地板送风空调详解

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可持续发展建筑与地板送风空调
------ 罗声辉 2003/11/5 -------
（一） 概述 随着我国城市化的高速发展， 商业竞争日趋激烈、 信息技术一日千里， 办公自动化日新月异， 智能化办公室和各种高技术产业厂房等商业楼宇大兴土木。

然而， 用先进的室内设计理念去 观察和评价， 我们不难发现我国商用楼宇室内设计明显存在服务对象错位和漠视环境功能发 展需求的不良倾向。

现代商用楼宇对其功能提出了种种新的要求，突出表现如下： · 计算机、通信、智能化管理及新技术设备的引入和快速升级或更新； · 新公司构建或组织架构的重组对办公和经营场地重新装修或改造的频度明显加大； · 人们对健康而舒适的办公、工作环境越来越渴求，而企业对这种渴求的满足程度直接影 响员工对企业的凝聚力并进而影响企业的竞争力； · 企业文化的融入的需求日渐为企业管理者所高度关注； · 对照明、空调及装修环境的个性化需求； · 重新装修或修改装修的决策都可能是一件令管理者非常痛苦和艰难的事； 沿袭传统设计意念的室内设计基本没有对这些新功能要求作出积极的响应。

有鉴于我国长期 行业和专业分割， 设计开发与使用者的脱离和企业利益的短期行为， 通常开发商只偏重于考 虑当时可预知的准使用者的需要； 实际上， 连使用本身往往也不能预见物业使用功能发展的 需求；再者，物业的使用者也时常发生更替；如此，造成现代都市商用楼宇频繁重新装修的 浪费十分惊人。

着眼于商业楼宇的整个寿命周期，提前 20 年甚至 50 年，审视商业楼宇使用功能的需求， 设计和建造具备可持续发展的商业空间是今天建筑设计师所应负的高尚责任。

广州和珠三角地处我国开放改革的前沿， 长时期经济保持高速度的增长， 首当其冲的建造业 更是长盛不衰，极大地推动了当地经济的发展。

这种现象可能在全世界都是绝少的。

单就空调而论，广州和珠三角地区位处亚热带，冬暖夏热，商业建筑全年大部分时间要求供 冷，部分高档写字楼更要求全年通风供冷。

据广州节能办公室的统计资料，广州“空调能耗 是商业建筑能耗的主要部分，占总能耗的 50-60%”“与同纬度发达国家相比高 40%左右” ， 。

从以上两项数字就清楚表明广州和珠三角地区研究和探索商业建筑空调节能技术和管理的 必要性和迫切性。

众所周知，广州和珠三角地区是世界性的空调制造基地，同时又是空调应用最普及的地区， 但只要对空调技术发展进程稍有了解的人都不难发现， 广州和珠三角地区空调无论从技术和 管理层面而论， 都相当落后和粗放。

国内外比较成熟的楼宇空调技术在本地区几乎一片空白， 即使在众多幕墙全密封型号称甲级智能化写字楼， 空调系统也几乎清一色为六、 七十年代流 行的风机盘管未端装置的中央空调系统。

能耗高、管理和维护水平低、室内空气质量问题多 等已成为业界老大难问题，更不用说满足现代商业化社会对商业楼宇各种新功能要求和响 应。

以上种种弊端其实已非常尖锐地摆在人们的面前， 若不给予高度和迫切的关注并以可持 续发展眼光去审视，我们将受到大自然严重惩罚。

有一个颇具讽刺意味的事件： 几个月前， 广州某个超甲级智能化写字楼在报章登出一则广告， 把取消中央空调作为其中一个卖点来宣传。

其后，笔者到售楼部询问其替代方案，回答很简


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单：各个用户自行安装和管理分体空调！大厦启用后，真的发现外墙精心设计的飘板背后， 隐蔽安装着一台台分体空调。

这能不能说是广州空调界的尴尬呢？` （二） 可持续发展商业建筑急切要求空调技术更新 传统商业建筑空调存在的弊端 传统商业建筑中央空调系统基本上采用天花送风方式， 空调未端装置和风管都安装在天花吊 顶内部， 占用空间大， 安装复杂， 水路或冷凝水滴漏对办公设备正常运行造成威胁； 噪音大， 能耗高，无法满足每天 24 小时全天候供冷的要求，维护和清洁及计费管理难度大，无法适 应办公设备更新换代和内部布局改造的需求等等；此外，新风量不足、气流组织不合理、室 内空气质量和热舒适性差也是普遍存在的问题，这些问题在过渡性季节表现尤其明显。

传统通风空调的效果模拟图
图片资料来源： 《Optimising Indoor Air Qualityvia Thermal Displacement Air-Conditioning and Computer Modelling (CFD)》
置换通风空调引起业界的关注
Zonal displacement system - air circulation diagram
区域置换通风空调原理示意图 图片资料来源：英国 AET 网页
针对传统中央空调的种种弊端，上世纪 80 年代以来，国外成功开发的变风量中央空调系统 已比较成熟， 国内业界也曾一度引进这种新技术， 但因技术和管理基础尚存在较大差距等原 因，推广情况不如理想，在广州更几乎没有任何建树。

近年来，华东和华北地区在一批国内 知名的暖通专家大力倡导下， 一种国外比较流行的置换通风空调技术的引进和消化取得了较


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好的成果， 并开始成功地在商业建筑加以运用。

这种送风空调方式与传统混合送风空调方式 相比，具有节能和改善室内空气质量等多方面的优点。

与传统混合通风相比，置换通风通常以比较低的风速从房间下部送风，高位排风，气流类似 层流状态缓慢地向上移动， 在靠近天花的上部空间受热源和顶板及排风气流的影响， 产生紊 流现象， 形成紊流区。

气流产生热力分层现象， 从而使房间内出现两个特性明显不同的区域： 下部为单向流动区，空间呈明显的垂直温度梯度和垂直的废气浓度梯度；而上部为混合区， 温度和废气浓度则比较均匀。

只要设计合理，使其分层面落在人们工作区上限高度，就可以 确保以比较低的能耗在工作区获得比较满意的热舒适度和较高的空气品质。

图 3 垂直温度梯度
图 4 垂直浓度梯度
以上三幅图片资料来源： 《置换通风在中国的应用》---同济大学热能工程系 李强民 邓 峥；中国轻工业上海设计院 魏书麟


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置换通风空调效果模拟图
图片资料来源： 《Optimising Indoor Air Qualityvia Thermal Displacement Air-Conditioning and Computer Modelling (CFD)》
这种下送上回的空调方式较好地利用了室内热源产生热力和排放废气上升的热动力学原理， 与传统送风方式空调相比，一般可实现节能 20%以上。

在国外，通常在工业通风系统采用 置换方式较为普遍（50%） ，而在商业楼宇的采用也越来越多（20%） 。

在我国计算机和通信 机房采用这种空调方式并不陌生，近年并开始在大型公共建筑、工业厂房和商业楼宇推广。

新近落成的广州新体育馆为我们提供了一个置换通风空调成功的案例（见下示意图） 。

与传统混合通风空调相比，置换通风空调的优越性是明显的，但由于国内研究尚不充分，相 关技术的普及程度较低， 而且设计计算也具有一定的难度， 因而影响了这项技术的推广应用。

图片资料来源：《广州新体育馆置换通风空调设计探讨》-------屈国伦


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地板送风空调系统是商业楼宇可持续发展的解决之道 从商业楼宇可持续发展的及人文关怀角度去探讨空调的未来走向， 笔者认为最值得一提是莫 过是地板送风空调系统。

地板送风空调系统首先由英国 AET 公司经过长期系统的研发，并成功地把这种技术推向全 球。

按送风方式划分，这种送风空调方式属于下送下回，在回风部位补给新风，排放废气口 设在上方。

地板送风空调系统继承了置换通风空调系统的主要优点， 还克服了置换通风空调对用户以后 改动和设备发展或调整仍然缺乏灵活适应性的缺点。

通常这种地板送风空调系统与架空活动地板、 可自由拆卸的组合间墙、 方块地毯及综合布线 系统等现代建造业成熟的技术有机地整合， 为现代商业楼宇可持续发展提供了一个坚实的技 术平台。

建立在这个平台之上， 与时俱进的大厦智能化管理系统各种先进性就能挥洒自如地 发挥，并确保在建筑物整个寿命周期内保持着最高的灵活性和最自由的可扩充性 商业楼宇的智能化管理和服务系统理念简单地通过下图表述：
商业楼宇智能管 理及服务系统
组合活动间墙 架空高架活动地板
综合布线系统 地板空调未端装置
通过对上图下方的四个方块组合就能成为一个商业楼宇智能化管理系统的技术支持平台。

我 们的这种理念来源于英国 AET 公司（Advanced Ergonomic Technologies Ltd）先进的室内设 计理念。

这种全新的设计理念在国内还比较陌生。

英国 AET 公司针对现代商业楼宇对功能 灵活多变的需求，将四种当今成熟的建造业技术进行整合，提出了柔性化空间（Flexible Space）的全新室内设计概念。

这种新的设计概念的灵魂在于关注用户今天的需求的同时， 充分关注今后以最低廉的成本满足用户今后发展和新功能的需求。

这就是一种可持续发展理 论的体现。

地板送风空调系统在这个技术平台中扮演着重要的角色。

Zonal mixing system


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地板送风空调系统示意图
上图 CAM 表示空调机，其他图形分别表示地 板送风气流、回风气流、送风机和回风栅格
地板空调配合架空 地板安装，其送风 及回风组织如左图 示。

CAM 空调机工作示意图
地板送风机
地板送风机的控制器可同时安装同一单元内


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带过滤器的新风处理装置安装在架空地板以下的空间， 直接从室外引人新风， 进 入地板夹层构成的空调送风“管道”。

对地板送风空调系统温度分布及热动力学计算机模拟试验结果图 图中的横坐标为地板与出风口距离，纵坐标为高度，虚线为不同 风速的等速线，不同颜色表示空间相对位置的温度分布
以上七幅图片资料来源： 英国 AET 网页


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地板送风空调系统的中央冷水机组和冷冻水输送系统与传统的中央空调系统基本相同，作为 未端热交换空调机(CAM)的原理也和传统的风机盘管基本相同，通常按照空调机的冷负荷把 空调工作区划分成多个空调控制单元区，每台空调机、送风机和回风口栅格全部都安装在活 动地板上，架空高度约为 30 厘米活动地板下的空间被间隔形成空调的送风和回风管道系統， 新风机直接安装在靠外墙直接送入送风或回风管道。

地板空调与传统中央空调及变风量空调 设计主要区别表现在以下各点： ◎ 完全不依赖天花技术夹层，充分利用活动架空地板下的有限空间， 通过隔板分隔造成空调 送风和回风的管道。

新风直接从室外配取，并经过适当控制和处理直接进入回风管道。

送 风口和回风口都直接安装在架空地板之下， 所有各种相关的空调未端装置都可方便地调整 布局。

◎ 由于各种空调未端装置的安装和拆卸都非常方便， 通常改换安装一个送风机或回风口只需 几分钟时间就可完成， 对工作场所变动的灵活性可见一斑， 此外， 清洁和维护也非常方便， 可降低运行和维护的费用是显而易见的。

◎ 天花技术夹层取消后，全部空调及给排水管道系统和电力信息系统的管线全部敷设在 活动地板下的空间，无需预埋，所带来的节约是非常可观的。

◎ 传统天花安装的混合通风空调和水系统管道和送风口冷凝水滴漏的风险也因改为地板下 安装而随之消除。

◎ 由于采用架空地板空间作为送风及回风的管道，既大幅度节省材料造价，又因“管道”横 截面的扩大，而降低了风机静压（只需约 25Pa） ，也可实现低风速送风（0.2M/S） ，提高 了送风温度（约 18℃） ，因而明显地降低运行噪音（35 分贝）和降低能耗。

◎ 送风和回风气流组织主要分布在 2 米以下人们工作和呼吸的有效区域内， 这自然就能提高 系统的制冷的效率，运行费用可大大降低。

◎ 送风和回风口构成一个相对独立的局部气候空间， 通过对相关传感器和控制机构， 可实现 局部气候参数的个性化控制， 既可改善人员的热舒适度也减少了呼吸系统传染疾病交叉感 染的风险。

关于热舒适性，对照国际较具公信力的 ISO 7730 及 ASHRAE standard 55-1992 相关标 准，办公室空调热舒适性要素为：头凉、脚暖、无吹风感、无异味、不闷热等，地板送 风空调系统能较好地满足这些基本要求。

传统空调管道、风机盘管和送风口都装置在天花之上，室内微生物、细菌和各种可能导 致人体过敏反应的微粒通常会随气流上升并粘附在送风口周围，而清洁或清洗处理几乎 无法操作。

相反，地板送风空调系统的风管可完全敞开在活动地板下面，清洁处理就显 得非常方便；此外，由于风管截面积非常大、风速低，可方便地配合设置合适的过滤和 紫外 线消毒装置、加入新风装置和设置排长装置容易等，这就为有效地提升室内空气 质量、为有效地抗御 SARS 或其他大规模呼吸系统流行传染病提供了极大的灵活性和可 操作性。

由于楼板具有稳定和巨大的蓄冷功能，因而温度平稳，而且可为冬季和过渡性季节利用 晚间从室外空气获得冷源成为可能。

由于系统的配置和临时改动的便利性，在必要时，系统可非常方便地改造成置换通风系 统或全新风系统，表现出非凡的灵活性。

例如封闭地板回风口，增加天花排风和加大新 风供应能力等。

这对过渡性季节实现高效节能和 SARS 非常时期的应对都具有无可比拟 的重大意义。

……。

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（三） 柔性空间设计理念和地板送风空调系统的经济性概览


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◎ 国际上许多著名的中立大公司通过自身楼宇设计和施工实践和统计分析表明，即使就大 厦初始建造成本而言，以柔性空间理念建造的商业楼宇的造价也不比传统大厦高。

◎ 费用的节约不单体现有建设初期，更反映在建筑物的整个使用寿命周期的运行和管理维 护。

◎ 能与时俱进地满足用户现在和将来发展的需要的价值很难用数值衡量。

◎ 达至优秀的热舒适性和健康的室内空气环境能为企业带来活力。

◎ 地板送风空调的经济性主要通过以下方面体现和获得： □ 由于取消了空调天花技术夹层，每层楼的净空高度一般下节省约 40CM，从而节省 了建筑结构的费用； □ 即使从装饰角度， 仍然保留天花设计， 但其费用同样因其用料和施工的简化而节省； □ 省却大量风管的制造和安装费用； □ 楼面地板平整度要求大大降低； □ 大大简化了电力和信息管线的安装和维护费用； □ 缩短施工和验收周期，资金周转加快； □ 运行节能带来长期的节约效益； □ 简化了管理和维护的效益； □ 室内空气质量改善增进员工的生产力； □ ……； （四） 地板送风空调系统在国际推广应用的概况 经过长时间的研究、跟进和搜索发现，在相关技术的研究开发和商品化方面，英国 AET 公 司在国际上先驱地位是无疑的。

AET 公司在全球各地设立数十个分公司或办事处，采用柔 性空间设计概念和应用地板送风空调系统的商业楼宇遍布全世界。

比较著名和我们比较容易 亲临体验的样板有著名华人实业家李嘉诚先生名下物业，楼高 80 层香港中环中心大厦和吉 隆坡的建筑总面积达 6 万平方米的电信大厦。

以下分别为香港中环中心和马来西电信大厦实景图：


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（五） 地板送风空调系统在国内的研究和推广情况 柔性空间室内设计理念和地板送风空调系统技术的形成和完善和推广也只是近几年的事， 国 内对相关情况的报道还很少，所以建造业对此还相当陌生。

但可喜的是，英国 AET 公司在进军中国的意欲已形成，与国内业界合作的步伐在加快。

近 半年来， 在国内华东和华北地区先后出现两个公司开始强势推出他们自己的地板送风空调系 统产品和配套技术，一个为德国背景的外资公司，另一个为中资公司。

众所周知，我国在活动地板、综合布线系统和组合间墙技术和相关产业已相当成熟，加上新 近推出的地板送风空调系统产品和技术， 构成商业楼宇智能化管理的技术平台的四个硬件和 相关配套技术已完全具备本土化的能力。

当然， 国际上优秀产品和技术进入我国市场和参与 竞争，也必然能加快相关技术和产业的良性发展。

（六）结束语 作为一种新技术， 国内相关的研究还处于起步阶段。

尤其是比较严谨的空气热动力学试验和 计算机模拟试验研究还未见报道， 也缺乏商业楼宇应用的工程实践， 相关的系统设计知识和 指南也尚未形成， 结合我国国情的经济分析还待论证， 空调设计与建筑设计人员的协调也尚 待开展。

总而言之，尽管笔者认为，柔性空间建筑设计理念和地板送风空调系统技术广泛适 合我国不同地域的商业建筑， 尤其是适合广州和珠三角地区， 但无论从基础理论的消化吸收 和结合国情的适应性研究以及向业界推广，都还有很长的路要走。

笔者认为，一旦对其积极 意义的确认，加上有政府在技术和政策的引导，有工程技术界的积极推动，这种设计先进的 理念和技术将在我们这片经济发展沃土扎根成长， 为本地正在腾飞的建造业再添新动力， 并 将对我国商业建筑走上可持续发展的正确道路将产生不可估量的影响。

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