地板制冷技术利用研究

地板制冷技术利用研究
作者：牛付杰张航
来源：《城市建设理论研究》2013年第34期
摘要：对地板辐射供冷系统的合理性、节能性、舒适性进行了探讨。

结合工程实例，对地板辐射供冷系统的技术与经济性进行了分析，其可满足夏季室内温度的要求，具有极为广阔的市场前景。

关键词：地板辐射供冷；节能；舒适性；经济性
中图分类号：O434.11文献标识码： A
Floor Refrigeration Technology Use Research
NIU, Fujie,a ZHANG,Hang
(a Foshan BEST HVAC Equipment Manufacturing Co., Ltd..Foshan 528000)
AbstractTo the floor radiation for the cold system rationality, the energy conservation, comfortableness has carried on the discussion. The union project example, has carried on the analysis to the floor radiation for the cold system technology and the efficiency, its may satisfy the summer indoor temperature the request, has the extremely broad market prospect.
Keywords Floor radiant cooling; Energy conservation; Comfort; Economy
1前言
当前暖通市场上利用地板来采暖成为很多家庭冬季采暖的选择，地板采暖以其环保、节能、保健、舒适、静音、耐用等特点，得到了迅速普及，并且以30%的速度增长［1］，能否制冷也利用极易维护的地板来营造夏季的舒适环境呢?笔者通过研究表明，利用地板制冷没有被大家所认识有众多原因，实践证明地板制冷方案完全可行，能给大家带来更多更好的选择和享受。

2地板制冷工作原理
利用热泵技术原理［2］，室外机把水制成所需要的低温冷水，低温冷水通过循环水泵在地冷盘管内循环，地板中的地冷盘管把混凝土层和地板降温，然后地板均匀地向室内辐射冷量，使得室内气温降低到需要的温度，这是一种对房间微气候进行调节的节能制冷系统。

3地板制冷技术研究
3.1地板制冷的合理性
到上世纪末，主流观点认为地板制冷在技术上不合理的理由有两点［3］：1）不符合冷气流向下流动，因而比顶部制冷供冷量小；2）脚冷舒适感不好。

后来通过我们的试验研究认识到，和顶部相比，地面与人之间的辐射换热角系数大，并且在人体周围，由于人体的加热作用，也加强了冷气流向上的对流，还有地板制冷的面积远大于顶部制冷，所以地板制冷和顶部制冷的总供冷量差距并不大；至于脚冷，只要控制好地板温度，很容易解决。

欧洲从1998年开始，也做了一些地板供冷暖工程，德国柏林议会大楼、丹麦哥本哈根歌剧院、瑞士鲁加诺别墅小区等，近几年来亚洲一些工程也采用了这一方案，例如泰国曼谷国际机场。

实践证明这种技术方案完全可行。

但由于地板辐射供冷暖技术含量比单纯的地暖技术高，所以设备要恰当选型、方案要严密的设计、工程要精心的施工才能达到理想要求。

地板制冷有比顶部供冷造价低，施工方便，质量更容易保证，该系统在我国具有极为广阔的市场前景。

3.2地板制冷的节能性
地板制冷的冷水机组供水温度15℃与5℃供水温度的机组相比，冷水机组的性能系数增加38％，大幅度提高了能效比，节能效果可观。

其室内散热部分，没有风机的电力消耗，无风无声，并且室内部分后期极易维护，使用寿命长。

并且辐射制冷使人体感知的温度比实际室内温度低2-4℃。

研究表明通常辐射供冷比常规空调系统节能30－40％，例如美国劳伦斯伯克里实验室在使用美国全境各地气象参数对商用建筑进行模拟试验得出结论，辐射供冷的耗能量可节省30％。

另外一个研究表明，制冷量在20－60w/ m2置换通风系统加地板制冷系统与变风量系统相比，节能20－50％，与定风量相比节能40－60％［4］。

3.3地板制冷的舒适性
同地板采暖一样，只要采用合适的布管型式，合适填充层厚度并且厚度均匀，地面温度的均匀性是完全可以得到保证的。

并且冷地板的布管密度比纯热地板的要大，所以地面温度更为均匀，环境更为舒适。

房间地板上方只有微弱的气流，室内空间水平方向和竖直方向温度的分布也非常均匀。

实验结果证明，在房间其余表面26℃的情况下，地面辐射制冷时房间的竖向温差不超过0.5K。

试验表明：人体受地表墙体温度影响很大，当水流温度13℃，地表辐射温度为18 ℃，室内空气温度22℃，T0（人体实际感到的温度）=(22+18)/2=20℃。

这个温度足以使人感到温和舒适了［5］。

3.4地板制冷利用实例分析
意大利BEST公司在21世纪初就研究了地板制冷系统，该系统在多个欧洲国家得以应用，其性能非常出色。

下面举一实例来分析一下：
瑞士鲁加诺别墅小区公寓，室外气温可以达到35℃，面积100 m2，采用地板制冷系统，地面铺设瓷砖。

每平方米的负荷指标为45瓦，总共需要4500瓦的制冷量，当能效比为3时，
需要的电耗量为4500/3=1500瓦。

这就是说在使用电气安装系统的情况下，100 m2公寓的地板制冷系统需要的电耗量为1500瓦。

大致相当于1.5P家用空调的用电量。

地冷系统室内的主要组成部分［6］如图一
图一地板辐射制冷系统结构图
Figure 1 Radiant floor refrigeration system chart
1）．墙体保温层：应允许有5mm的可伸缩缝，可使用8～10mm厚，100mm高的聚苯乙烯板条。

2）．露点温度传感器：安装露点温度传感器，避免因为冷凝产生冷凝水影响室内环境。

3）．管材：耐热、耐冷、耐腐蚀、导热好的管材，将户内系统分为几个并联环路。

4）．管卡：固定管子专用的塑料管卡。

5）．膨胀缝：宜采用高发泡聚乙烯泡沫塑料或内填弹性膨胀膏。

6）．装饰层：宜采用热阻小传热性好的地面装饰材料，例如瓷砖、大理石、花岗石、强化复合木地板等。

7）．找平层：由沙和水泥组成，便于下一步平整的铺设面层。

8）．回填层：由水泥、沙子、石子（最大不超过1.5mm）组成，混凝土强度不小于
C20。

9）．保温层：耐压保温性好的挤塑保温板，厚度不小于3cm，强度不小于30kgf/cm2
10）．隔热层：反射保护膜，阻止热量向下传递，搭接处至少重叠50mm。

11）．结构层：建筑结构的组成部分。

另外室外部分要有循环装置为系统提供循环的动力；系统稳压装置保障系统压力稳定；以及提供冷源的热泵空调室外机组等。

图二为同一地点，采用地板制冷系统的房子和没有采用地板制冷系统的房子随时间变化、其室内温度和室外温度的比较。

上述观测在夏天持续进行了30天。

图2地板辐射供冷系统室内温度的变化比较
Figure 2 The comparison of floor radiant cooling system indoor temperature
从图中可看出地板制冷系统的效果：当室外温度达到35℃时，室内温度保持在24～25℃左右；到了夜晚，室外温度降到了比室内温度还低的水平；两套房子室内温差大约为4℃，当采用了地板制冷系统的房子室内温度达到25℃时，另外一座房子的室温就已达到29℃。

这也证明地板制冷系统足可以满足舒适的需要了。

4地板制冷的经济效益分析
地板制冷系统投入成本比空调系统要低20％，冷水机组比常规空调的性能系数增加38％，节能效果可观。

其室内散热部分，可和地板采暖同时利用地板末端，无须重复投入，室内部分没有风机的电力消耗，无风无声，并且室内部分后期极易清理维修，使用寿命长达50年。

以100 m2房子为例，采用水系统的水机中央空调和地板辐射供冷暖系统进行比较如下：表一水机中央空调和地板辐射供冷暖系统的比较
5结论
地板制冷系统可以和地板采暖共用同一室内系统，其造价低，施工方便，质量容易保证，使用效果好，该系统具有其环保、节能、保健、舒适、静音、耐用、免维护等特点，在我国具有极为广阔的市场前景。

参考文献：
［1］中国建筑科学研究院. JGJ142-2004地面辐射供暖技术规程.北京：中国建筑工业出版社,2004
［2］建设部. GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范.北京：中国计划出版社,2003 ［3］王子介.地板供暖及其发展方向.《暖通空调》杂志1999, 第6期
［4］王子介.低温辐射供暖与辐射制冷.北京：机械工业出版社2004
［5］中国建筑科学研究院. JGJ26—95民用建筑节能设计规范.北京：中国建筑工业出版社,1995
［6］宗立华，王万达. 地板塑料埋管辐射采暖的设计方法［J］.煤气与热力，1992，（5）:46-52.
作者简介：牛付杰（1974），男，河南省郑州市，从事暖通领域设备制造和市场推广方面的工作。

工作经历：漯河市燃气公司从事燃气输配设计施工，广东格兰仕集团从事空调研发，广东长青集团从事燃气具研发，广东美的集团从事产品销售管理，现供职于佛山市贝司特暖通设备制造有限公司。