关于高层办公楼空调方式

诱导器系统（IUS）
顶式诱导器（欧洲称“冷梁”）的应用实践
作为热湿分别控制的方式，国内已有应用
北京全国工商联大厦（与苏宁集团联合投资），深井水经板交，二次 水可直接进干盘管。新风系统分层设置，从井水源热泵得到的制冷水
供OAAHU，窗边用FCU（一般可不开）
国家环保局签约中心（3万m2，地上9F） 西门子大楼
特点
灵活性大 可系统化应用
经冷却水系统（水侧）—— WLHP
经冷剂管道 —— VRF
型式发展
风冷：一体型：窗式、穿墙式（TWU）
分体型：一拖一、一拖多（多联机）、VRF 功能：舒适性、全新风、低温型
性能
空调机组性能曲线
空调机组冷风比
性能系数：COP / EER / SEER / IPLV (对APF)，总体比“大机”小；
传统方式 —— 为了空气处理过程中
获得必要的去湿量，制冷机蒸发温度 较低，使机组效率降低
新方式 —— 由DESICA机组仅对新
风用固体吸湿法去湿（利用热泵型机 组与干式去湿法相结合），循环风部 分用传统制冷（或供热）方式处理空
气，二者结合组成系统
两种方式的主体区别见下图
DESICA机组的构造
（2002年）
空气-水系统的温湿度独立处理
风机盘管+新风系统（FCU+FA）
民用建筑（医院） 大型微电子生产车间
诱导器系统（IUS）
特点
高速诱导一次风，能耗大 个别调节影响系统工况 高速喷口噪声处理问题 无新风室内就不能供冷——优点
应用
我国上世纪70年代研发（应用： 和平饭店、延安饭店、华山医院 等），80年代后被FCU取代， 欧洲仍用
分级（节能）
“建筑多联机”（Building Multiple System）的发展
日本于1982年为住宅开发“一拖二”空调机组
背景
石油危机后关于能源的合理化使用 节能法确立
50%以上新建建筑的面积在2000m2以下
如何适应该类建筑的空调节能成为研究课题 此前空调装置30-40%为输送能耗，着力解决输送能耗
根据产品开发公司（大金）的比较，它与传统方式相比，其运行 费用（包括维护费用等）可节省42%，如下图所示。
下表为目前已有产品的性能规格
用固体吸湿法的温湿度独立处理
带转轮除湿的AHU（新风除湿）+ 燃气热泵（GEHP）处理显热负荷
个别式（局部）空调机组的系统化应用
局部空调机组（个别式空调机组）
1) 新风AHU+分散型循环风AHU 例日本NS大楼： 地下3F，地上30F，塔屋2F，高 121m，总建筑面积16.67万 m2，标准层4461 m2，层高 3.64m，1982年竣工
标准层：新风AHU按方位别4层合 一系统，200m2一台末端AHU， 风量15m3/h/m2, 另外，新风 单独经AHU处理后在进入室 内前混合（按5m3/h/m2），循 环风AHU为干盘管
要求辐射方式空调并补新风
开发了专用机组，可全时提供新风（冷/热）以及辐射板供冷/热。机组
容量不大，仅能满足单室需求（辐射板面积可供约20m2，单块面积为
1m2，单机最大可接17块，有效面积为14m2（70%）），其设备规格和
工作原理分别如表及图
本工程位于东京，地下2F-地上6F为低层幢，地上7F-地上19F为高层幢，
人均新风量，新风独立冷却去湿与
回风混合
传统VAV方式：设新风占30%， 回风占70%，每个分区的新风比 相同，但人多的区域，人均新风 量不足 SMART VAV方式：相同条件下，
因新风、回风末端均分别设置
VAV后，从负荷看同样能满足各 区负荷需求，而新风量也可满足 人均需求
应用例：东京品川三菱重工大厦
设备外形如下图所示。
机组内设具有热泵回路的蒸发器、冷凝器功能的热交换器（翅片有如图 所示的HB去湿膜层处理）二台。经除湿的空气向室内送风，室内排风则通过 冷凝器侧将所吸入水份释出，藉机组内换热器前后所配置的两组转换风阀， 可持续进行除湿和再生（水份排至室外）的功能。
DESICA机组的构造 工作原理如下图所示。
a)
b)
利用同一装置冬季可以对室内持续加湿，不需设置新风加湿的其它设备。 这种情况如图所示。其中与传统的去湿装置的不同点即将去湿元素（机构）
与热泵换热器一体化。通过一系列的循环经一定时间间隔与热泵四通阀的转
向和空气通路的内部切换以连续实现除湿运转（图a）和加湿运转（图b）
采用HB吸湿机理，即稀释剂与直接加热方 法的结合，可在约40℃下即能再生（释放水份）， 去除湿比（升（水）/ kW（电力））为传统方法 的6倍（用传统加热法，再生温度需80℃），这 一比较如下图所示。此外，与传统方法相比，机 器体积仅为1/4，故新风处理机亦可设在吊顶内， 同时可知：这种系统方式新风机组不需加湿的水 系统管路以及凝水排放管路，但室内机的排凝水 管路还是应该配备的（参见右图）。
VRF系统的通用特性
室内侧条件相同情况下，室外机吸入空气温度对机组容量的影响 十分明显，同时冷剂系统配管长度对出力的影响亦十分重要
考虑到空调装置满负荷运行的时间甚少，多数是在负荷率为3070%下运行，某些VRF产品设计时能使部分负荷时具有较高的 COP值。以VRV机组为例，不论供冷供热，其负荷率为40-80% （运行时间可能占80%）时COP值为最大
采用辐射供冷（热）的温湿度独立处理方式
辐射板供冷（热）
原理
实际计算按厂商资料， 参见下图
辐射板供冷（热）
构造
辐射板供冷（热）
系统
辐射板空调系统 的水系统控制
辐射板供冷（热）
辐射板空调方式的适用性
结构蓄热：埋管有蓄热量，与结构结成一体为蓄热构件，可利 用此特性作蓄冷空调，利用晚间电力 即时型：辐射面板无热惰性，冷媒停供，瞬即复温，瞬间开窗 通风，可由传感器控制供水阀停供，避免结露
目前该楼一次能消费量 1737MJ/m2/年
2) 新风AHU+双风管方式 例NTT 新宿大厦
3) 新风AHU+双末端方式 a)新宿IL大厦
（仅表示内区空调）
3) 新风AHU+双末端方式 b) 赤坂intercity

4. SMART VAV
用以满足不同分区（单位面积人数
与设备发热不同）的新风比，保证
度（通常用≤7℃的水来处理空气），而处理室内热负荷只需用低于
室温的水（高温冷水）来处理空气，制冷机COP明显提高 空气处理的热湿比（ε处理变化受限制）与室内ε多变，不易匹配，使 室内t，φ控制不易满足 室内末端装置为湿盘管，卫生情况差，故围护要求高，低温冷水管 道保温要求高 新风的量和质以及室内正压的控制和自然通风的结合不易保证 上世纪90年代中期，美国提出DOAS空调方式
发展过程
初期多联机外机容量为10、15、20、25HP四种，室内机为
2.5HP的吊顶卡式机，安装台数约4-10台
此后变频技术的引入，效率等性能进一步提高 1987年大阪梅田大厦首先全面采用，起了里程碑作用 现在5000m2以下办公楼，约80%采用此方式， 1万-2万m2的大、
中型办公楼，也有约20%采用该个别式空调方式
2005年9月投入使用
辐射板式送风口（东京圣路加医院病房） （辐射、对流结合型）
采用液体除湿的温湿度独立处理方式
液体吸湿（新风处理）
Shaw Method
潜热、显热分离处理的局部机组 方式
新风采用高效率干法吸湿潜热处理 （去湿）—— DESICA机组，循环风 采用高显热处理型多联式机组（降温） 传统方式与新方式的不同理念
关于高层办公楼 空调方式
同济大学
范存养 教授
主要内容
高层建筑的空调方式
温湿度独立调节系统
个别式（局部）空调机组的系统化应用
高层建筑的空调方式
典型办公室（标准层）的内外区负荷与空调分区
分区的必要性
各区最大负荷不同，出现峰值时间不同，故送风量不同，人均新风
量不等，故应用可变风量
空调分区和风量分析
辐射板供冷（热）
辐射冷却顶板系统的空调过程计算例
湿高温地区辐射供冷辐射器的应用
在高温多湿地区（如日本九州），可采用辐射与自然对流相结合的 供冷方式，辐射供冷的设备相当于“放热器”，下有凝水排放系统， 放热器高度约2m，除可采用制冷机（热泵）提供冷水（热水）外， 更可以利用天然冷源（井水等）
DSF——双重立面的应用
开敞式外通风幕墙：层间有水平分隔，各层不互通，
每层空腔都有通风口（进）和拔风井相通
外区应用局部空调机组的方式
高层办公楼内外区空调方式的适用性选择
温湿度独立调节空调系统
传统空调方式在空气处理上存在的问题
能源经济问题：为处理湿负荷，要求冷源温度低于室内空气露点温
新风独立处理的多种方式
序 号 1
方式
工作原理
应用场合
全空气系统双风管（新/回） 分两个AHU分别处理新风和回风（回风盘管为 DCC）， 高层办公建筑 方式 新风（CAV或VAV）与循环风（CAV或VAV）混合送风 医院净化病房 采用干盘管的风机盘管系统+新风系统+HEPA （上海公共卫生 中心） FC(DCC)U+新风系统 大型电子工厂 改用干盘管+新风系统+FFU （净化） 办公建筑、公共 新风独立处理，但循环风处理受新风制约（如立式IU， 诱导器（IU）系统 民用建筑、欧洲 卧室“冷梁”等），无新风不能供冷 使用 辐射板（冷 / 热） + 新风系 主要采用辐射换热方式承担室内显热（冷）负荷，新风 办 公 建 筑 、住 宅 、 统 主要负担湿负荷 医疗建筑 AHU(DCC)+ 新 风 溶 液 除 湿 新空气系统采用设有干盘管的AHU，新风用液体除湿方 医 院 （ 有 杀 菌 作 处理方式 法除湿（有的称此为THIC系统） 用）、学校 一 般 全 空 气系 统 ， 潜热处理（新风）+显热处 新风AHU设大焓差去湿CC，回风AHU设SHCC，二者混合 工 程 节 能 改 造 理（循环风）结合的方式 送风（Shaw Method） （澳洲 SMAC 公司 技术） 分体多联机+新风DESICA机 采用两套直膨机组，一套供新风，内设热泵及DESICA盘 新 开 发 的 产 品 ， 组 管，一套为传统室内机，用于降温为主的室内机 实用化程度不足 新风转轮除湿降温，回风 固体去湿型AHU（新风）+ 燃气HP（回风） 显热降温 商场、工厂
实例：苏州工业园区行政中心
建筑面积（地上）7.99万m2，高度99m，地上19F，地下1F，地上 1-3F为裙房 办公室人员密度:14 m2/p，照明30w/m2，设备w/m2 玻璃幕墙k值1.71w/m℃ 制冷设备：800RTx3，400RTx1，供热有DH站
办公室热环境出现的常见问题
2
3 4 5
6
7 8
全空气系统温湿度独立处理
1. 双风道系统：不同于不同露 点的冷热风（混合）双风管 方式
新风系统风道与回风系统风
道混合后送入室内
新风以去湿降温处理为主
（夏季），负担湿负荷
回风以负担显热处理为主
全空气系统温湿度独立处理
2. 分类表
全空气系统温湿度独立处理
3. 系统方式示例
辐射空调方式的派生方式
多孔辐射板空气分布器（日本木村机工、竹中工务店提倡中温
ECO空调方式之一例）
全空气式辐射层流单元（送风）
水源热泵辐射空调机组的应用例
日本帝京大学医学部附属医院新病房楼工程中18F的特殊病房（如人工
透析治疗室等）
采用的理由：特殊病房内病房空调不应有明显的风感（长时间卧床中），
模块化VRF机组
采用“变频+定频”组合、“全变频”组合
VRF系统应用评说
技术基础：直流变频技术、微电脑技术、电子膨胀阀技术等 变制冷剂流量的多联机系统（热泵型）具有：
室内机独立控制，启停自由，可独立计费 不设专用机房，有扩展性并可分期建设 设计合理，有良好节能效果 – 由于没有其他载冷介质（水、空
冬季内外区空调送风——混合损失的出现（原因：气流组织、内外 区温差） 冬季窗际下降冷气流的影响
窗际冷气流的形成
混合热损失的形成
各种玻璃的光热特性
简易AFW+内外区空调方式
装配化生产的新型窗结构
空气屏障方式
空气屏障方式例
空气屏障方式与周边区 AHU结合的方式