技术|浅谈辐射吊顶空调方式

2018-01-09
卓展工程顾问有限公司-陈谭


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冷辐射吊顶空调系统已经不是一个新名词和新系统了,在大概8年前,本人刚刚到现在工作的顾问公司不久,当时公司正在配合陆家嘴集团“星展银行”项目,在该项目中业主方首次提出在整栋建筑中采用冷辐射空调的方式,由于该系统方式源自欧洲,属于刚刚引入国内,打破了国内办公建筑空调设计的惯常思维,遭到了从顾问到设计方的一致质疑:


1.辐射空调热指标相对较低,恐怕难以负担空调负荷,需要新风机承担空调负荷;

2.需要比较高的环境要求,主要是室内温湿度环境要求,对于建筑的密封和正压要求较高;

3.控制难度较大,需要实时监测水温和露点温度,一旦控制出问题,大面积结露是巨大的风险;

4.缺少足够可靠的供应商,存在不确定性风险;

5.。。。

困难还有很多,足以让老法师们望而却步,在几乎一边倒的反对声中,业主领导拍板要上该系统,所有技术单位协同解决技术问题,于是项目推动了。在备受质疑的目光中(包括本人),星展银行终于完成了建设,并且截至目前,已经安全运行了7年:


  

1 星展银行


2星展的冷辐射吊顶空调


我们也经历了从反对、质疑、设计配合、学习、调试检验、回访、认同等各种不同的心态转变,从反对到认同,是一种对于自我的否定和重新认知,体验可能更深刻些。


为什么行业内对于该空调形式从一开始集体反对?


本人思考下来可能有这样几种原因:

1、工程设计是属于实操层面的技术落地性的工作,是按照规范规程的要求完成设计并落实到项目中,本质上不是一种研发性质的工作,要求的更多是可预测性,习惯了这种工作逻辑的设计师肯定对于新东西怀有一种风险心理;

2、用传统对流换热理论的空调负荷数值来衡量辐射空调的热指标,总感觉辐射空调的供能的能力是不足的

3、辐射空调在其发源地欧洲,其夏季空调负荷比中国尤其上海这样的夏季湿热环境要低得多,面临的除湿负担非常大;

4、严重依赖自控系统的可靠运行,虽然传统空调也有自控,但是并不绝对依赖,很多项目实际是靠人为进行控制,完全依赖自控运行大家心里存在疑虑;

5、建筑密封要求较高,星展银行最终采用了双层皮幕墙的方式来确保密封性,这种方式增加了幕墙成本,也损失了商用面积;

系统成本较高,彼时据说吊顶区空调系统成本约为1500/平米,还是比普通空调贵上不少;


以上大约是本人认为的大部分原因吧,另外还有一个可能是人们总是不愿意打破传统的习惯认知,毕竟这会让大家不太适应,因此,遭到反对和质疑也是非常正常的。


项目建成后的几年内,对此系统的观点转为观察——看看这个系统在没有出现最担心的结露风险之后,实际运行方面到底有没有价值,主要在可靠性、运行成本、管理维护等方面是否值得推广,鉴于此,结合不同原因,我司有机会对于星展银行进行了不少于3次的回访考察,通过与物业的交流来获取更实际的信息,总体如下:


优点:

1、非常安静,在静音表现上确实很好,办公区设备除了用电设备的电流声,感受不到传统空调电机和风口的噪声,甚至安静的让人一开始不太习惯;

2、可靠性很高,原来担心的结露从来没有发生;

3、物业维护量大大下降,以往不管是VAV还是FCU,都面临电机维护的麻烦,大家很关心的出租客户分隔的问题在物业经理眼里是改动很小的工作;

4、由于没有冷凝水,吊顶里的卫生状况一直很好,从物业的角度对此系统非常认可;


缺点:

1、由于开始设计的时候仅仅考虑新风量的补充,导致整个办公空间内气流扰动不足,部分空间感觉空气新鲜度不够,此问题在试运行阶段通过增加吊顶内风机的方式予以解决和改善;

2、原来希望的“节能”的预期效果没有明显的表现出来,通过总结发现,由于该系统的热容量较低并且由于空气通风量较小,常规系统需要提前一小时开机让整个建筑提前降温的时间大大延长,本项目需要提前3~4小时左右,导致空调系统开启时间过长,最终统计下来的年均空调指标和传统空调系统差别不是很大,这个是设计阶段没有预想到的;

3、系统成本仍然较高,由于没有大面积开展,单位成本很难下降;

    

3双层幕墙


4星展辐射吊顶

谨慎的继续应用


随着星展银行稳定运行,对于冷辐射空调的应用逐渐离开了能不能的层面,而是来到值不值和好不好这个范畴来讨论了,我司在配合前滩地区三个办公项目的时候,业主方再次采用了冷辐射空调的系统形式,这时候我们面对的主要问题是结合星展银行实际使用的经验总结,如何在前滩项目中能更好的应用?

在这样的背景下,就有了我们多次对于星展银行的回访,总结得失,在前滩地区项目中又做了一些调整:

1、建筑上不再采用双层幕墙的外围护结构,双层皮的成本代价太大了,用单层幕墙围护结构完全可以满足辐射空调的要求;

2、结合前面的问题,比如气流扰动不足以及提前开系统时间太长的问题,适当增加了对于回风再循环的风系统设计,确保大空间的气流扰动足够,确保提前开机时间和传统系统保持一致;

3、系统集成供应商对于露点监测控制的策略和手段更加得心应手;


由于本项目我们是从开始就介入,相对资料比较完整,以下为建设过程项目资料图片信息,目前项目刚刚完成竣工半年,上午完整运营数据资料。


    

5前滩一期

6未安装吊顶的空调风管


  

7辐射板

8辐射板保温隔热


  

9辐射板保温隔热

10辐射板水管与空调系统的软管连接


    

11吊顶效果

12净高3


根据阶段性试运行期间物业的数据反馈,冷辐射空调相比较传统中央空调有较大的节能空间,比如说该项目为办公建筑,设计空调负荷指标约120w/m2,这个数据是参照国家规范采用合规的负荷数据计算软件得到的,也和业内的常规数据吻合。只不过吊顶系统供应商(“S”品牌)认为新风负荷没有问题,但是空调负荷相对于辐射方式来说偏大,这个说法是有数据支持的。基于各方对于风险的考量,设计仍然以120的数据来进行(其中空调负荷约65w/m2,新风负荷约55w/m2),对应的辐射空调侧设计水量约220m3/h,新风空调侧水量约180m3/h,实际2017年夏天试运行的数据为:新风侧水量约160m3/h,空调侧设计水量约60m3/h。这个数据让人意外,当然这里有试运行期间出租率比较低的原因,但是是否也从侧面反映出该系统方式有很大的节能潜力呢?


对于冷辐射系统,我司在前滩地区配合的有三个项目,后续项目仍然在推进过程中,建设过程中不断学习和探索系统应用的优缺点,探寻其价值所在是我们这样的顾问公司的职责所在,通过设计配合、招标管理、现场安装配合、调试等全过程的接触对于该系统方式形成完整的认知是下一步的任务。


系统演化仍在继续


前述的项目案例和现场实施影像资料均为“S”品牌服务项目的资料,近年,随着行业的进一步发展,目前也有来自南方的“Y”品牌也在进行辐射空调的技术推广工作,其有别于其他品牌的特点是采用了二次辐射的设计逻辑来革新了前述以“S品牌为代表的产品方式,Y”品牌方表示该种方式简化了前端供冷的需求——新风侧和空调侧均采用常规7/12供回水,空调侧需求16度供水在辐射板上以二次辐射的方式予以解决。并且该品牌也在理论层面进行了技术阐释——辐射换热的机理及计算方法有别于传统对流传导的换热,这是辐射空调节能的最根本原因。据品牌方介绍其产品已经在香港地区以及北京机场有应用,获得业主方的认可。

由于“Y”品牌对于其末端产品的专利有一定的保密要求,并且我司目前还没有该品牌在上海的实际项目素材,故此在此地仅做概述,供读者了解。



我们的理解和感受


根据我司参与项目的经验以及接触各方技术观点来看,辐射空调方式在实证层面已经解决了系统冷凝水的风险问题,现阶段需要从实际项目统计数据上获取比较传统空调是否有明显的节能优势这样一个疑问,在静音效果和降低建筑层高方面是可以确认的,现阶段最大的障碍是成本造价方面相比较传统空调任然让很多业主方感觉压力较大,这个可能是该系统推广的最大障碍了。

不过随着国家政策主导的节能减排的推动作用下,地产行业的变革时期已经来临,整个行业本身也在潜移默化的发生着变化:

1、行业需求从数量向质量、从成本向效率、从设备供应向系统服务方式在转变;

2、节能减排的政策压力会持续加大,建筑节能的要求会进一步对于项目开发有要求,会迫使行业整体寻求突破;

3、政策约束下持有型项目的比例在逐渐增加,项目开发的角度从主要看成本、目的是销售的方式向主要看效益、目的是营运的方式转变,这样的转变就进一步对于项目在其寿命周期内的能耗成本更加关注,也促使项目开发在一开始就关注运行成本,并综合权衡其成本效益;


从行业发展趋势来看,如果辐射空调的节能潜力真如品牌方宣传所说达到20~40%的效果,相信随着新常态下行业的发展态势,辐射空调的未来发展空间是可以期待的。我们也很乐意看到不同的品牌方在市场中随着客户的需求不断调整自身产品和服务,为国内地产业做出的他们的贡献。


作为我们顾问方,公司领导层亦为了让我们工程团队对辐射吊顶有更深入的体验,公司内部的培训会议室也率先使用了辐射吊顶,希望将来我们可以得到更深的便用体验,以实际数据再与各界分享。

    我们对于该系统方式经历了反对、质疑、观望、学习、认同的一个反转过程,在过程中逐渐理解其设计逻辑、控制逻辑并认同其市场逻辑,在乐见其成的同时,也希望这种变革来的更快些。