辐射供冷系统简介和设计初探_缪爱国
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主动式冷梁
被动式冷梁
图 1 主动式冷梁和被动式冷梁
2 辐射供冷的设计特点
辐射供冷系统在去除室内负荷的过程与传统
·98·
制冷与空调
2008 年
空调有着根本的区别。辐射是把显热负荷和潜热负 荷分开去除；而传统空调是把显热和潜热同时去 除。所以二者在设计方面也有着很大的差异。 2.1 辐射供冷与独立新风系统结合
能。 另外的一种除湿方法就是利用转轮除湿机，适
用于送风温度比较高，而相对湿度比较低的场合。 这样的除湿系统 COP 值在 0.6～1 之间，性能主要 受转轮除湿机和热交换器的影响。该系统的运行费 用和常规的空调持平或略高，而且在初投资方面要 高于常规的空调系统，因此使用前需要进行综合的 经济性分析。 2.4 辐射供冷水系统
A Brief Introduction of the Ceiling Radiant Cooling Panels (CRCP) and Initial Exploration of the Designing Method
Miao Aiguo1 Huo Haie2
(1.Nanjing Institute of Railway Technology,Suzhou,215002; 2. Chengdu Aeronautic Vocational and Technical College, Chengdu,610021) 【Abstract】Ceiling Radiant Cooling Panels (CRCP) is considered as a newly developed technique. The superiority over the traditional air conditioning lies in its energy saving and better thermal comfort. This article introduces the working principle, classification and the structure of the CRCP system, meanwhile we make a comparison between the CRCP and the traditional air conditioning. At last we explain the procedures of designing a CRCP system by showing an example. 【Keywords】Ceiling Radiant Cooling Panels(CRCP);principle; character; designing method.
第 22 卷第 6 期 2008 年 12 月
制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning
文章编号：1671-6612（2008）06-096-06
Vol.22 No.6 Dec. 2008.96～101
辐射供冷系统简介和设计初探
缪爱国 1 霍海娥 2
(1.南京铁道职业技术学院苏州校区 苏州 215002; 2.成都航空职业技术学院 成都 610021)
场所。 1.2.2 冷梁
冷梁与环境之间的热交换绝大部分是通过对 流进行的，对流换热的比例可以达到 90%—95%。 冷梁按有无新风通入又可以进一步分为主动式冷 梁和被动式冷梁。
主动式冷梁有新风通入，新风以极高的速度进 入冷梁，高速流动的新风产生负压，诱导周围空气 一同进入冷梁，与冷梁内的冷盘管对流换热降低室 内空气的温度。主动式冷梁出风口气流流速比较 高，不能直接布置在工作人员的正上方。根据主动 式冷梁出风口的数目可以分为单侧送风和双侧送 风。单侧送风主要敷设于房间天花板边缘处；双侧 一般布置在天花板中间。这种供冷系统能力比较大, 可以达到 620W/m。用于冷负荷非常高的场所。
牺牲温湿度中的一项，这样就相当于牺牲了室内的 热舒适性；而辐射供冷可以实现温湿度分开控制， 且辐射供冷在室内形成的温度梯度很小，风速极 小，达到良好的室内舒适性。(4)随着现代办公室中 电子设备的增加，房间的冷负荷也逐渐增大，由于 传统空调送风温差的限制，不得不增大送风量，但 这样又会引起室内风速有超标的危险。辐射供冷能 将显热和潜热分开处理，很好的解决了这个问题。 因此辐射供冷有着传统空调无法比拟的优势，但是 辐射供冷在我国起步较晚，至今还未有实际场所大 面积的应用，仅仅停留在理论研究和实验室论证阶 段，但是随着国家提倡的节能减排政策愈来愈受到 重视和人们对室内环境要求日益增高，辐射供冷也
辐射供冷水系统比较复杂，主要体现在水系统 要提供两组不同温度的冷冻水来满足需要。辐射供 冷系统的冷冻水温一般在 15℃～20℃之间，一般 我们可以通过以下 3 种方案设计水系统。
方案一：辐射供冷和独立新风共享一套水系 统。水系统分两路，一套供给独立新风系统另一套 供给辐射供冷系统，辐射供冷所需水温较高，通过 板式换热器制得。该种系统设计简单，易于控制。
辐射供冷要求独立新风系统必须把室内的全 部潜热负荷(湿负荷)去除，要求送风的含湿量必须 足够小。笔者曾经对比过同样的一间房间采用全空 气系统和辐射供冷系统加顶送独立新风系统，全空 气系统送风温度 17.2℃，含湿量 11.8g/kg，而辐射 供冷要求送风温度为 14.2℃，含湿量 9.7g/kg，辐 射供冷的送风温度和含湿量要更低。在我国北方地 区，一般采用 6℃冷冻水冷却除湿能够完全满足辐 射供冷系统新风的要求。若对送风温度有严格要 求，则必须对新风进行再热，但是这样做不利于节
辐射式供冷还可以用于供热，但是水平温度的 不均匀性必须控制在 3.5K 以内，不允许出现有人 的一侧过热或过冷的现象。而且房间垂直方向的温 差不容许超过 2K，靠近窗户侧空气的温度降也要 控制在容许范围内。虽然辐射供冷也可以用于供 热，但是效果并没有像在供冷中那样显著，因此一 般不用于供热。 1.2 对流式 1.2.1 吊顶式
被动式冷梁与主动式冷梁最大的区别在于它 没有新风参与室内的对流换热，只是室内空气参与 的一个封闭循环。被动式冷梁下方气流速度也比较 大，与主动式冷梁，被动式冷梁也不能直接布置在 工作人员上方，夏季其下方的风速不能超过 0.25m/s，冬季不能超过 0.15m/s。被动式冷梁供冷 能力可以达到 400W/m。
对流式吊顶一般开有强化空气流动的缝隙，以 增强对流换热，其对流换热所占比例在 50%以上， 有时甚至可以达到 70%。对流式系统在垂直房间高 度上的温差也很小，一般在±2K 以内。对流式供冷 最大能够提供的冷量不超过 150W/m2。与辐射式供 冷相比，对流式引起室内空气流动的风速稍大，但 也不会超过 0.15m/s。这种供冷方式应用于冷负荷 比较大的场所，如商场、超市、博物馆和展览室等
辐射供冷不能去除室内的潜热负荷，所以潜热 负荷必须采用其它手段去除。另外，根据室内空气 品质和正压排风的要求必须向房间供给新风，因此 可以利用独立新风来承担室内的潜热负荷。 2.2 送风方式的选择
在送风方式的选择上，从原则上来说，辐射供 冷可以和任意一种送风方式相结合。但是考虑到送 风还必须要保证室内有良好的热舒适性，不能有强 烈的吹风感，而且要尽量节约能耗的要求，一般选 择天花板顶送风方式。
第 22 卷第 6 期
缪爱国，等：辐射供冷系统简介和设计初探
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辐射吊顶
接 制 冷 机
自由冷却
方案一wk.baidu.com
辐射吊顶
接 制 冷 机
天花板顶送风方式的主要优点在于一方面顶 送风设计、施工和维修的技术都比较成熟，与辐射 供冷相匹配的独立新风可以直接选取和全空气系 统相似的空调机组。而且全空气系统送风温差可以 选的略大(8℃～12℃)，再配合使用具有高吸入性的 旋流风口，这样经过冷却除湿后的新风可以不经过 再热直接送入房间，人员不会有吹风感，既保证了 舒适性又节约了能耗；另一方面，顶送风可以加强 辐射供冷板表面附近空气的扰动，强化了换热，可 以提高辐射供冷板的供冷量。
作者简介：缪爱国（1974-），男，工程硕士，讲师。 收稿日期：2008-09-16
第 22 卷第 6 期
缪爱国，等：辐射供冷系统简介和设计初探
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会受到越来越多的重视。
1 辐射供冷系统设备分类
辐射供冷系统与环境之间的热交换有辐射和 对流两种形式，根据各自所占总换热量比例不同， 通常将辐射供冷的设备分为辐射式和对流式两种。 此外，对流式供冷还可以进一步分为主动式冷梁和 被动式冷梁两种特殊形式。 1.1 辐射式
方案二：冷冻机出来的冷冻水先对独立新风系 统进行处理后再供给辐射供冷系统。一般处理过新 风的冷冻水为 12℃，低于辐射供冷对冷冻水温的 要求，所以要在辐射供冷回水处装三通，以便调节 辐射供冷的水温。这样的设计相当于利用了冷冻水 两次，充分利用了其吸收热量的能力，能够有效的 降低冷量损失。
方案三：为独立新风和辐射供冷各设一套冷冻 水系统。独立新风系统和辐射供冷系统的水温要求 相差比较大，这样设计有很强的针对性，可以降低 系统能耗。但是这样的设计初投资比较大。
辐射式进一步可分为楼板式和吊顶式。楼板式 进而可以分为毛细管式和混凝土式。毛细管式一般 使用内径很小的塑料管；塑料管紧密排布，供冷能 力比较小，一般为 40～65 W/m2。混凝土式是把冷 冻水管直接埋入房间天花板的混凝土中，与建筑围 护结构形成一体，它的供冷能力更小一些，大约 30 W/m2，一般用于满足建筑基础冷负荷。吊顶式 具有闭式平滑表面，其辐射换热一般占总换热量的 60%，对流换热量占 40%。它一般直接悬吊在天花 板下方，有时会在吊顶板上穿一些小孔，然后在铜 盘管上敷设吸声垫，起到吸声的作用。吊顶式在房 间垂直方向上温度波动极小，一般在±0.5K 以内。 一 般 不 超 过 0.1m/s ， 能 提 供 的 冷 量 不 超 过 100W/m2。辐射换热而引起室内空气的自然对流风 速很小，室内人员没有吹风感。辐射式供冷一般应 用于冷负荷不太大的场合，如办公室、学校、银行。
由于辐射供冷系统对冷冻水的要求比较高，这 就给寻找替代冷源使用留下了空间。在过渡季节可 以使用冷却塔为辐射供冷系统提供冷源。在地下水 资源丰富、温度比较低的地区，也可以利用地下水 直接供冷。这样就凸显了辐射供冷的节能潜力。
对水系统的控制也是水系统设计很重要的环 节。为了防止结露，需要在供冷系统的辐射板表面 布置结露感应装置。一旦辐射板附近空气达到饱和 就立即切断冷冻水的供给；亦可改变通过三通阀回 水的流量来改变冷冻水水温。
0 引言
利用辐射技术供冷起源于上世纪 80 年代的欧 洲。到目前为止，辐射供冷已经在欧洲的各大商场、 银行、超市得到了广泛的应用,尤其是在德国和瑞 士。辐射供冷的优越性主要体现在以下几个方面： (1)传统空调传递热量的介质主要是空气，但是空气 比热容只有水的 1/4200，在传递同样热量的条件下 所需的水量远小于空气，辐射供冷在输配传热介质 上的耗能要比传统空调小得多。(2)传统的风机盘管 加新风系统噪音大，冷凝水不易排出，容易造成细 菌滋生，但辐射供冷不存在这样的问题。(3)传统的 空调如果要想实现温、湿度的同步控制，一般需要 对新风再热，导致能耗增加，唯一的解决途径就是
【摘 要】 辐射吊顶系统供冷是一项新技术，其最大的优越性在于极高的室内空气质量和节能潜力。介绍了 辐射吊顶系统的原理、分类和结构形式，与一般传统空调做了对比，着重指出了这种新技术的优 势。文章的最后举了一个假想的例子来说明辐射吊顶的设计方法和选型方法。
【关键词】 辐射供冷；原理；特点；设计方法 中图分类号 TU831 文献标识码 B
置换通风有时也可以与辐射供冷相匹配，它的 换气效率、能量利用效率都高于天花板顶送空气系 统。但是由于置换通风要求的送风温差不宜大，一 般要控制在 3℃以内。如若使用置换通风与辐射供 冷相匹配，必须要对新风进行再热，虽然获得了较 高的空气质量，但是浪费了能源，总体来说效果不 如天花板顶送方式。 2.3 除湿方式的选择
被动式冷梁
图 1 主动式冷梁和被动式冷梁
2 辐射供冷的设计特点
辐射供冷系统在去除室内负荷的过程与传统
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制冷与空调
2008 年
空调有着根本的区别。辐射是把显热负荷和潜热负 荷分开去除；而传统空调是把显热和潜热同时去 除。所以二者在设计方面也有着很大的差异。 2.1 辐射供冷与独立新风系统结合
能。 另外的一种除湿方法就是利用转轮除湿机，适
用于送风温度比较高，而相对湿度比较低的场合。 这样的除湿系统 COP 值在 0.6～1 之间，性能主要 受转轮除湿机和热交换器的影响。该系统的运行费 用和常规的空调持平或略高，而且在初投资方面要 高于常规的空调系统，因此使用前需要进行综合的 经济性分析。 2.4 辐射供冷水系统
A Brief Introduction of the Ceiling Radiant Cooling Panels (CRCP) and Initial Exploration of the Designing Method
Miao Aiguo1 Huo Haie2
(1.Nanjing Institute of Railway Technology,Suzhou,215002; 2. Chengdu Aeronautic Vocational and Technical College, Chengdu,610021) 【Abstract】Ceiling Radiant Cooling Panels (CRCP) is considered as a newly developed technique. The superiority over the traditional air conditioning lies in its energy saving and better thermal comfort. This article introduces the working principle, classification and the structure of the CRCP system, meanwhile we make a comparison between the CRCP and the traditional air conditioning. At last we explain the procedures of designing a CRCP system by showing an example. 【Keywords】Ceiling Radiant Cooling Panels(CRCP);principle; character; designing method.
第 22 卷第 6 期 2008 年 12 月
制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning
文章编号：1671-6612（2008）06-096-06
Vol.22 No.6 Dec. 2008.96～101
辐射供冷系统简介和设计初探
缪爱国 1 霍海娥 2
(1.南京铁道职业技术学院苏州校区 苏州 215002; 2.成都航空职业技术学院 成都 610021)
场所。 1.2.2 冷梁
冷梁与环境之间的热交换绝大部分是通过对 流进行的，对流换热的比例可以达到 90%—95%。 冷梁按有无新风通入又可以进一步分为主动式冷 梁和被动式冷梁。
主动式冷梁有新风通入，新风以极高的速度进 入冷梁，高速流动的新风产生负压，诱导周围空气 一同进入冷梁，与冷梁内的冷盘管对流换热降低室 内空气的温度。主动式冷梁出风口气流流速比较 高，不能直接布置在工作人员的正上方。根据主动 式冷梁出风口的数目可以分为单侧送风和双侧送 风。单侧送风主要敷设于房间天花板边缘处；双侧 一般布置在天花板中间。这种供冷系统能力比较大, 可以达到 620W/m。用于冷负荷非常高的场所。
牺牲温湿度中的一项，这样就相当于牺牲了室内的 热舒适性；而辐射供冷可以实现温湿度分开控制， 且辐射供冷在室内形成的温度梯度很小，风速极 小，达到良好的室内舒适性。(4)随着现代办公室中 电子设备的增加，房间的冷负荷也逐渐增大，由于 传统空调送风温差的限制，不得不增大送风量，但 这样又会引起室内风速有超标的危险。辐射供冷能 将显热和潜热分开处理，很好的解决了这个问题。 因此辐射供冷有着传统空调无法比拟的优势，但是 辐射供冷在我国起步较晚，至今还未有实际场所大 面积的应用，仅仅停留在理论研究和实验室论证阶 段，但是随着国家提倡的节能减排政策愈来愈受到 重视和人们对室内环境要求日益增高，辐射供冷也
辐射供冷水系统比较复杂，主要体现在水系统 要提供两组不同温度的冷冻水来满足需要。辐射供 冷系统的冷冻水温一般在 15℃～20℃之间，一般 我们可以通过以下 3 种方案设计水系统。
方案一：辐射供冷和独立新风共享一套水系 统。水系统分两路，一套供给独立新风系统另一套 供给辐射供冷系统，辐射供冷所需水温较高，通过 板式换热器制得。该种系统设计简单，易于控制。
辐射供冷要求独立新风系统必须把室内的全 部潜热负荷(湿负荷)去除，要求送风的含湿量必须 足够小。笔者曾经对比过同样的一间房间采用全空 气系统和辐射供冷系统加顶送独立新风系统，全空 气系统送风温度 17.2℃，含湿量 11.8g/kg，而辐射 供冷要求送风温度为 14.2℃，含湿量 9.7g/kg，辐 射供冷的送风温度和含湿量要更低。在我国北方地 区，一般采用 6℃冷冻水冷却除湿能够完全满足辐 射供冷系统新风的要求。若对送风温度有严格要 求，则必须对新风进行再热，但是这样做不利于节
辐射式供冷还可以用于供热，但是水平温度的 不均匀性必须控制在 3.5K 以内，不允许出现有人 的一侧过热或过冷的现象。而且房间垂直方向的温 差不容许超过 2K，靠近窗户侧空气的温度降也要 控制在容许范围内。虽然辐射供冷也可以用于供 热，但是效果并没有像在供冷中那样显著，因此一 般不用于供热。 1.2 对流式 1.2.1 吊顶式
被动式冷梁与主动式冷梁最大的区别在于它 没有新风参与室内的对流换热，只是室内空气参与 的一个封闭循环。被动式冷梁下方气流速度也比较 大，与主动式冷梁，被动式冷梁也不能直接布置在 工作人员上方，夏季其下方的风速不能超过 0.25m/s，冬季不能超过 0.15m/s。被动式冷梁供冷 能力可以达到 400W/m。
对流式吊顶一般开有强化空气流动的缝隙，以 增强对流换热，其对流换热所占比例在 50%以上， 有时甚至可以达到 70%。对流式系统在垂直房间高 度上的温差也很小，一般在±2K 以内。对流式供冷 最大能够提供的冷量不超过 150W/m2。与辐射式供 冷相比，对流式引起室内空气流动的风速稍大，但 也不会超过 0.15m/s。这种供冷方式应用于冷负荷 比较大的场所，如商场、超市、博物馆和展览室等
辐射供冷不能去除室内的潜热负荷，所以潜热 负荷必须采用其它手段去除。另外，根据室内空气 品质和正压排风的要求必须向房间供给新风，因此 可以利用独立新风来承担室内的潜热负荷。 2.2 送风方式的选择
在送风方式的选择上，从原则上来说，辐射供 冷可以和任意一种送风方式相结合。但是考虑到送 风还必须要保证室内有良好的热舒适性，不能有强 烈的吹风感，而且要尽量节约能耗的要求，一般选 择天花板顶送风方式。
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辐射吊顶
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自由冷却
方案一wk.baidu.com
辐射吊顶
接 制 冷 机
天花板顶送风方式的主要优点在于一方面顶 送风设计、施工和维修的技术都比较成熟，与辐射 供冷相匹配的独立新风可以直接选取和全空气系 统相似的空调机组。而且全空气系统送风温差可以 选的略大(8℃～12℃)，再配合使用具有高吸入性的 旋流风口，这样经过冷却除湿后的新风可以不经过 再热直接送入房间，人员不会有吹风感，既保证了 舒适性又节约了能耗；另一方面，顶送风可以加强 辐射供冷板表面附近空气的扰动，强化了换热，可 以提高辐射供冷板的供冷量。
作者简介：缪爱国（1974-），男，工程硕士，讲师。 收稿日期：2008-09-16
第 22 卷第 6 期
缪爱国，等：辐射供冷系统简介和设计初探
·97·
会受到越来越多的重视。
1 辐射供冷系统设备分类
辐射供冷系统与环境之间的热交换有辐射和 对流两种形式，根据各自所占总换热量比例不同， 通常将辐射供冷的设备分为辐射式和对流式两种。 此外，对流式供冷还可以进一步分为主动式冷梁和 被动式冷梁两种特殊形式。 1.1 辐射式
方案二：冷冻机出来的冷冻水先对独立新风系 统进行处理后再供给辐射供冷系统。一般处理过新 风的冷冻水为 12℃，低于辐射供冷对冷冻水温的 要求，所以要在辐射供冷回水处装三通，以便调节 辐射供冷的水温。这样的设计相当于利用了冷冻水 两次，充分利用了其吸收热量的能力，能够有效的 降低冷量损失。
方案三：为独立新风和辐射供冷各设一套冷冻 水系统。独立新风系统和辐射供冷系统的水温要求 相差比较大，这样设计有很强的针对性，可以降低 系统能耗。但是这样的设计初投资比较大。
辐射式进一步可分为楼板式和吊顶式。楼板式 进而可以分为毛细管式和混凝土式。毛细管式一般 使用内径很小的塑料管；塑料管紧密排布，供冷能 力比较小，一般为 40～65 W/m2。混凝土式是把冷 冻水管直接埋入房间天花板的混凝土中，与建筑围 护结构形成一体，它的供冷能力更小一些，大约 30 W/m2，一般用于满足建筑基础冷负荷。吊顶式 具有闭式平滑表面，其辐射换热一般占总换热量的 60%，对流换热量占 40%。它一般直接悬吊在天花 板下方，有时会在吊顶板上穿一些小孔，然后在铜 盘管上敷设吸声垫，起到吸声的作用。吊顶式在房 间垂直方向上温度波动极小，一般在±0.5K 以内。 一 般 不 超 过 0.1m/s ， 能 提 供 的 冷 量 不 超 过 100W/m2。辐射换热而引起室内空气的自然对流风 速很小，室内人员没有吹风感。辐射式供冷一般应 用于冷负荷不太大的场合，如办公室、学校、银行。
由于辐射供冷系统对冷冻水的要求比较高，这 就给寻找替代冷源使用留下了空间。在过渡季节可 以使用冷却塔为辐射供冷系统提供冷源。在地下水 资源丰富、温度比较低的地区，也可以利用地下水 直接供冷。这样就凸显了辐射供冷的节能潜力。
对水系统的控制也是水系统设计很重要的环 节。为了防止结露，需要在供冷系统的辐射板表面 布置结露感应装置。一旦辐射板附近空气达到饱和 就立即切断冷冻水的供给；亦可改变通过三通阀回 水的流量来改变冷冻水水温。
0 引言
利用辐射技术供冷起源于上世纪 80 年代的欧 洲。到目前为止，辐射供冷已经在欧洲的各大商场、 银行、超市得到了广泛的应用,尤其是在德国和瑞 士。辐射供冷的优越性主要体现在以下几个方面： (1)传统空调传递热量的介质主要是空气，但是空气 比热容只有水的 1/4200，在传递同样热量的条件下 所需的水量远小于空气，辐射供冷在输配传热介质 上的耗能要比传统空调小得多。(2)传统的风机盘管 加新风系统噪音大，冷凝水不易排出，容易造成细 菌滋生，但辐射供冷不存在这样的问题。(3)传统的 空调如果要想实现温、湿度的同步控制，一般需要 对新风再热，导致能耗增加，唯一的解决途径就是
【摘 要】 辐射吊顶系统供冷是一项新技术，其最大的优越性在于极高的室内空气质量和节能潜力。介绍了 辐射吊顶系统的原理、分类和结构形式，与一般传统空调做了对比，着重指出了这种新技术的优 势。文章的最后举了一个假想的例子来说明辐射吊顶的设计方法和选型方法。
【关键词】 辐射供冷；原理；特点；设计方法 中图分类号 TU831 文献标识码 B
置换通风有时也可以与辐射供冷相匹配，它的 换气效率、能量利用效率都高于天花板顶送空气系 统。但是由于置换通风要求的送风温差不宜大，一 般要控制在 3℃以内。如若使用置换通风与辐射供 冷相匹配，必须要对新风进行再热，虽然获得了较 高的空气质量，但是浪费了能源，总体来说效果不 如天花板顶送方式。 2.3 除湿方式的选择