宁波东方明珠城高层住宅双向辐射供冷空调系统设计.doc

宁波东方明珠城高层住宅双向辐射供冷空调系统设计工程设计宁波东方明珠城高层住宅双向辐射供冷空调系统设计黄奕法,张玲(浙江建设职业技术学院.浙江杭州311231).一.-摘要:介绍了宁波市东方明珠城高层住宅辐射空调系统的辐射地板结构与供冷量计算,系统设计等内容.该项目在国内首次采用了双向辐射供冷及供暖设计,大大增加了供冷能力,同时也升高了地面温度,降低了结露的风险,提高了人体舒适感.关键词:辐射空调;双向辐射供冷-.-_.-_-.-_.-._-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-._-_-_-_-中图分类号:TU83文献标识码:B文章编号:10068449(2009)020049030引言东方明珠城国际公寓位于宁波慈溪,共有3幢高层住宅,均为地上23层(其中底层为店铺),地下l层;建筑结构形式为框剪结构,建筑面积73415.75m,体形系数0.25,窗墙比1:3.该工程在2005年初建筑结构已经结顶的情况下,建设方下决心进行了彻底的节能改造.改造后建筑结构节能率达到了65%,同时在国内首次应用了双向供冷及供暖的辐射空调系统.工程被评为2005年建设部节能示范工程.1建筑结构的节能改造住宅节能改造的基本内容包括外墙及屋面保温,新型节能门窗和节能舒适辐射空调系统三个方面.建筑结构的节能改造主要目的是配合辐射空调系统的应用.该项目的外墙保温采用硬泡聚氨酯现场喷涂外墙外保温体系.保温层为20mm胶粉聚苯颗粒保温浆料加60mm硬泡聚氨酯外喷涂层.外墙的平均传热系数K=0.43w/(m?K),惰性指标D=3.84.屋面结构采用100ram挤塑聚苯板倒置式保温.屋顶传热系数K=0.35W/(1TI.?K),惰性指标D=3.43.门窗采用PVC单框低辐射中空玻璃窗.东西朝向的窗采用双层中空SunE玻璃,传热系数K=I.8W/(m?K).SunE是一种新型太阳光选择热解LowE多层镀膜,可阻止50%一60%的太阳辐射透射,是用于热带地区或有大面积玻璃建筑的节能环保玻璃产品,大大降低太阳辐射的冷负荷.北向房间由于临街,为了减少马路上传来的噪声,采用三层中空玻璃,传热系数K=1.7W/(mz?K);其余房间采用双层中空玻璃,传热系数K=2.0W/(m2?K).2地板辐射空调系统的设计2.1主要设计参数与指标室外设计参数按宁波地区气象资料确定.空调室内设计参数如下:夏季室内空调设计温度为26,相对湿度60%70%.冬季室内设计温度为18.经计算,3幢高层建筑夏季室内冷负荷指标为22.232.2W/m(建筑面积),冬季室内热负荷指标为26.234.2W/m.按照空调面积计算,房间室内冷负荷大约为4060W/m,个别房间达到了70W/mz左右.2.2地板辐射空调系统的特点采用地板辐射供暖及供冷的空调系统,室内温度分布均匀,室温波动小,无吹风感,无噪声,人体舒适感优于常规空调系统.辐射地板具有一定的蓄热性能,可以降低室内高峰负荷,有资料显示辐射供冷的峰值耗电量是全空气系统的27%左右,若采用峰谷电制冷,黼I49总第126期第30卷l叶则可以大幅节约运行费用.此外,辐射空调系统冬季室内实感温度高,因而在冬季可以采用较低的设计温度(比普通采暖低12cIc),有研究认为由此可节约多达11.4%能耗.地板辐射供冷采用较高的供回水温度(如162O),以避免地板表面结露并满足舒适性要求.这一特点使得辐射地板供冷的主机制冷效率提高,从而节约能耗,并降低冷水机组的一次性投资.为避免人体脚部感到不适,国外推荐的辐射地板表面温度一般为19C以上,浙江省地面辐射供冷及供暖技术规程规定为20C以上.因此,辐射地板的供冷量十分有限,一般只能达到40W/mz多,其应用必须基于空调负荷很低的低能耗建筑.当然,在一些特殊场合辐射供冷量也会变得相当大,如穿过外窗进入室内的日射辐射热直接被辐射地面所吸收时.此外,辐射地板本身没有除湿能力,需要另外设置除湿系统.目前国内比较成功的案例,如北京锋尚,moffla国际公寓,南京朗诗等,大部分采用了独立降温减湿处理的新风对室内空气进行除湿,防止地面结露.2.3辐射空调系统基本设计思路该建筑为改造建筑,空调施工图设计阶段结构已经结顶,因此辐射空调采用了比较容易施工的地面辐射供暖及供冷结构.系统的几个设计关键思考如下:(1)不设置分户计量.由于存在穿过楼板向下的热损失(即使采用了3cm保温层,向下的传热量也可能达到总冷量的20%,甚至30%以上),这给分户计量带来很大的困难;(2)通过水温及辐射地板本身的负荷适应能力来调控室内温度,室内不设置分户温度控制功能.辐射地板的热惰性比较大,调节反应较为滞后,不适合于时开,时关的间歇运行方式,分户温度控制既难以获得理想的效果,也会增加客观的投资,且当时国内尚无专用于辐射地板供冷及供热的温控面板.虽然取消了室温控制,但是辐射地板本身具有较好的负荷自适应能力.这是由于地面与室温仅有47的温差,当室温下降时,辐射地板的供冷量会显着下降;(3)取消保温层,采用双向供冷/供暖的辐射地板结构.这种结构的设计最大的好处是大大增加了辐射地板的供冷量;(4)设置新风系统进行独立除湿和对室内进行辅助供冷.2.4辐射地板结构设计与计算工程设计墙体边缘保温层冷热水管木地板面层/混凝土埋管层:./木栊骨/楼板I蕾i/,图1辐射地板结构示意图为满足住户埋设木栊铺设木地板的要求,该项目辐射地板采用了特殊的结构(见图1),在室内地面预先布置木栊,管道顺木栊采用平行形布管,木栊间填埋豆石混凝土,并与木栊上表面齐平,使用户购房后可以自行选择地板铺设材料与方式(地砖,强化地板或木地板).楼板上不设保温层,埋地盘管可以通过地板上表面和楼板下表面(及顶棚)供冷供暖,因此室内辐射地板为双向供冷供暖,这使辐射地板供冷及供暖能力得以成倍增加.辐射地板向上供冷量的计算,根据欧洲地板供暖标准(EuropeanStandardforFloorHeating,CEN1994)的经验公式和Olesen给出的有关参数进行.在设计供回水温度时取17oC/20C,埋管间距为150ram时,面层为地砖的辐射地板供冷能力在30W/m左右,面层为地板的辐射地板供冷能力在20W/mz左右.该项目采用双向供冷,但欧洲标准中并未给出双向供冷的向下供冷量,作者采用了一种近似方法进行估算.根据稳态传热的基本原理,传热量与传热热阻成反比,因而只要计算埋地盘管上侧与下侧热阻之比即可根据向上的供冷量估算出楼板向下的供冷量.经计算,面层采用木地板的辐射地板向上与向下的供冷量之比为0.616,面层采用地砖的辐射地板向上与向下的供冷量之比为0.86.向下供冷量大于向上供冷量的原因是地面向上的综合换热系数小于下一层楼面向下的综合换热系数.根据上述传热量比例折算,则面层均为地砖的房间辐射地板与顶棚供冷能力合计在65w/m左右,面层为地板的房间供冷能力合计在52W/m左右.不同区域实际供冷量还要考虑不同房间家具遮挡的影响,以及太阳辐射照射到地板上被直接吸收的因素影响进行修正.辐射地板供冷量不足的部分,由经过处理的新风承担.2.5辐射地板水系统设计每户的分集水器设置在厨房内,埋地盘管采用平行形或双平行形布置,埋管间距100220ram不等.5.翱卷工程设计辐射地板水系统采用2个竖向分区:212层一个分区,1323层一个分区,以避免底层塑料管承压过大.2.6新风系统设计在该项目中,新风所承担的任务有三个:1)满足室内人体卫生需要;2)防止夏季地面结露;3)对房间进行辅助供冷.根据房问大小的不同及功能,每个房间新风量为60120m3/h,新风温度降至18C,即可满足除湿,辅助降温及卫生要求.新风通过设置在屋顶的新风机组处理后,经分布在建筑物外围的各个新风竖井送入室内各房间,通入每个房间的风孔上设置防火调节阀.天停止送新风或辐射地板供冷数次,每次大约1h,以减轻热源供汽负荷压力.由于辐射地板具有很大的热惰性,实际地面温度高于预计,新风系统除湿及辅助供冷的负担大大降低,但是系统仍可正常运行.该系统至今已运行3a,对入住用户的房间测试结果显示,夏季室内温度大约在2527clC之问,相对湿度在50%70%,木地板表面温度2224,地砖表面温度2022,室内没有出现结露现象.用户在室内无冷风吹在身上,也没有头部偏热,脚部偏冷的感觉,室内温度分布比较均匀,感觉比较舒适.从地面温度可以看出,采用双向供冷的辐射地板结构,由于供冷能力大幅增加,因而可以采用更高的地面温度,从而降低了结露风险,并提高了人体舒适感.3冷热源及机房系统设计5结语冷热源机房设置在楼房之间的架空层内.由于附近有热电厂输送过来的蒸汽可利用,根据建设方的意见,冷源选择了蒸汽型溴化锂冷水机组.夏季辐射地板供冷采用1740kW的蒸汽型溴化锂式冷水机组1台,机组出水温度为14%,通过二次板式换热器提供17冷水供低区和高区辐射地板供冷.冬季热源采用热电厂蒸汽,高区,低区分别采用板式汽一水式热交换器各1台.新风单独处理,冷源选用制冷量为2030kW的溴化锂式冷水机组1台,提供7冷水供屋顶新风机组使用.每台溴化锂机组对应设置1台冷水泵和1台热水泵,冬季可以将冷水泵作为热水泵的备用泵.低区辐射地板供回水和高区辐射地板供回水采用冷水二次泵和热水二次泵各2台,互为备用.采用3台冷却水泵.3台冷却塔置于A1楼23层屋顶,每台冷却塔底部均设减震台座减震.4运行情况该项目于2005年底建成,并于当年12月投入供暖试运行.系统初次供暖运行7d后达到设计水温40clC,整个冬季供暖效果良好.夏季供冷于2006年7月开始.辐射空调在国内应用很少,双面供冷的辐射地板更是首次应用,因此初次运行进行了较长时间的调试和跟踪监视.经多次调试,最终辐射地板供回水温度设定在18C/20C,新风送风温度降至20clC以下,比设计温度略微提高;运行中每该项目上马比较匆忙,受条件限制,许多地方做得不够完美.如主机若采用电制冷冷水机组,则夏季主机本身节能率可达20%左右,若采用峰谷电则又可以进一步节能;主机若采用地源热泵,则冬季供暖能耗会大幅下降;自动控制系统若进一步完善,也可以进一步增加节能效果.该项目在辐射地板双向供冷和供暖的应用上作了大胆的尝试,虽然受制于一些客观条件,仍获得了较好的应用效果.基于该工程的经验总结,将有助于辐射空调的进一步改进和推广.I5总第l26期第30卷IJ上收稿日期:20081014修回日期:20081215(下转第29页)糊一一一哟一一.一一一一一一一艨一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一专题研讨理的A1:O环氧树脂基纳米复合材料比未经处理的A1O环氧树脂基纳米复合材料的压缩力学性能得到了改善,且其可承受的最大压力有了显着提高.同时最大压力的提高是压缩模量提高的l0倍以上,可以看出,经低温处理过的A1:O,环氧树脂基纳米复合材料在其韧性方面得到了大大的改善.分析其原因,A1:O.环氧树脂基纳米复合材料经低温处理后,其A1O,与环氧树脂得到了更深入的结合,使复合材料的性能得到了进一步的提高,从而韧性方面得到了比仅加入纳米A1O,的环氧树脂更好地优化.4结语A1:O环氧树脂基纳米复合材料现在已得到广泛地使用,本文对此种材料进行了低温压缩力学性能的研究,选取相应的原材料和相关的试验设备,通过多次试验及性能分析,得到如下结论:(1)改性环氧树脂在120%条件下,固化时间为12h,固化效果很好,得到的试样也较为理想;(2)经低温处理过的A10,环氧树脂基纳米复合材料其力学性能与未处理的相比,得到了较好的改善,尤其是在最大耐压程度上大加强.相应地,其韧性也得到了大参考文献:1申成霖,万怡灶,王玉林.环氧树脂基纳米复合材料最新进展J.天津化工,2002,(1):67.【2】黄锐,王旭,李忠明.纳米塑料一聚合物/纳米无机物复合材料研制,应用与进展M.北京:中国轻工业出版社,2002.【3刘建林,等.纳米CaCO填充环氧树脂分散技术及力学性能研究fJ】.工程塑料应用,2003,31(3):2729.【4】陈平.环氧树脂,无机纳米材料复合研究进展J1_热固性树脂,1996,(2):4247.5欧召阳,马文石,潘慧铭.环氧树脂改性新进展fJ】.中国胶粘剂,2001,10(2):4144.【6】HES,SHIK,BAtJ,eto1.StudiesOilthepropertiesofepoxyresinsmodifiedwithchain-extendedureasJ.Polymer,2001,42(23):96419647收稿日期:20080820修回日期:20090207CryogenicMechanicalPropertiesInvestigationofNano-Al203ModifiedEpoxyResinCompositeMaterialsLIUJian-xiu,NINGXiang-ke(ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou450002,China)Abstract:Itmadethenano-aluminumoxideparticlesdisperseinepoxymatrixwiththemethodofmechanicalagitation.Secondly,withthecuringprocessinovenitgotthenanoaluminumepoxycompositematerial,thenitSfrozenanditsmechanicalpropertiesweretested.Theresearchshowedthattheepoxyresinbakedfor12hoursunder120wouldhavebettercuringperformance.andtheepoxycompositematerialmodifiedinlowtemperaturewasmoresuperiorthantheunmodifiedmaterialinmechanicalproperties,particularlyinpressureandtoughness.Keywords:epoxyresin;nanoA1203;mechanicalproperties;cryogenic作者简介:刘建秀(1962一),女,山西洪洞人,博士,研究方向:材料成型与