写字楼地板送风系统的应用及设计要求

写字楼地板送风系统的应用及设计要求1 .引言提高室内空气品质、降低建筑能耗，以及进行大空间局部热湿环境的控制，逐步成为当今办公楼建筑空调发展的重要方向，同时也对办公楼传统空调系统的设计提出新的挑战。

传统的办公楼中央空调系统为：风机盘管加新风机组空调系统，集中式定风量空调系统，以及变风量空调系统。

这些系统通常采用顶棚送风（上送风）的空调方式，它强调送风气流与室内空气的充分混合，由吊顶送出的空气吸收室内产生的全部余热、余湿并稀释污染物，这样使室内所有空间的温湿度基本一致。

此种控制方式不能很好地满足同一使用空间中不同使用者对温度和通风的不同要求。

而且，一旦系统安装后，就不便于以后根据需要更改风口的位置。

地板送风的送风口一般与地面平齐设置，地面需架空，下部空间用作布置送风管或直接用作送风静压箱，送风通过地板送风口进入室内，与室内空气发生热质交换后从房间上部（顶棚或者工作区之上）的出风口排出。

20世纪70年代以来，欧洲开始应用到办公楼建筑。

特别是80年代中期，英国伦敦的Lloyd，s大楼和香港汇丰银行采用下送风空调系统的成功，引起各国空调技术界的关注。

目前，地板送风系统在我国的研究和应用处于起步阶段。

2. 地板送风系统与传统送风系统的主要区别就冷热源设备和空气处理设备而言，地板送风系统与传统的上送风空调系统是相似的。

地板送风系统主要的不同在于：它是从地板下部空间送风；供冷时的送风温度较高(一般为17～18℃)；在同一大空间内可以形成不同的局部气候环境；室内气流分布为从地板至顶棚的下送上回气流模式。

3 地板送风系统的优点3.1 便于建筑物重新装修和现有建筑的翻新改造当办公室用途改变，需要重新布置、装修时，设置在活动地板上的送风口易于变动，且地板下部空间可方便电力线路、通讯线路、水管等的重新安装，这可大大地降低重新装修的费用。

据日本经验，仅劳动力就可节约32％<1>。

地板送风系统可以用于建筑物翻新改造，虽然加高地板会遇到楼层高度、楼梯和电梯停靠位置的调整、卫生间地面的抬高等问题，但是这些问题可以得到解决。

另外，静压箱的安装过程是一个相对干燥的过程，对其他建筑结构的破坏可以减小到最小。

3.2 局部气候环境的个人控制采用静压箱送风后，送风口一般与地面平齐设置散流器直接送风至工作岗位。

使用者既能控制风量也能控制出风的方向，很明显地提高了个人的舒适度。

使用静压箱送风使混凝土楼板变成了一个蓄热层，因此减少了温度的波动和峰值冷负荷。

3.3 提高工作区空气品质由于回风口设于吊顶上，下送上回的气流组织形式，有利于从使用空间中排除余热、余湿和污染物，从而保证工作区较高的换气效率和空气质量。

3.4 节能地板送风系统的能耗是传统空调系统能耗的34％<2>，其节能效果可以体现在如下几个方面：（1）静压箱送风系统使用较高的送风温度，有关研究表明，在达到相同的工作区温湿度环境时，地板送风系统比传统空调系统的送风温度高约4℃<3>，这就允许在空气较为干燥的季节，采用较高的盘管冷却温度和蒸发器蒸发温度，提高了冷水机组的COP。

（2）由于地板送风系统的热力分层特性<4>，所以空气的混合区只要在人员停留的区域即可。

对于该系统，大部分从安装在天花板的灯具所产生的热量还未到达地面就被排出，提高了排风温度，减少了总冷负荷，减小了制冷机组的容量。

文献<5>表明，地板送风系统仅需处理整个空调房间显热得热的64％。

（3）由于地板下送风横截面较大，所以压力损失较小，从而减小了空气输送动力，减少了风机能耗；（4）在过渡季节，使用较高的送风温度延长了使用室外新风的时间，减少了冷冻机的开启时间。

（5）建筑物使用地板送风系统，虽然需要送风静压箱，但不需要较大的顶棚空间来容纳送风管路及末端装置，与传统上送风全空气空调系统相比，地板送风系统可降低5％～10％的楼层高度<6>。

尽管地板送风系统较传统送风系统具有上述诸多优点，但是也有一些缺点，例如不舒适的吹风感，得不到满意的热力分层等。

文献<7>提到，距地板散流器0.8m的区域会产生不适的吹风感。

4 地板送风系统及送风风口的分类4.1 按照送风房间的类型分（1）大面积区域送风。

在大面积送风中，采用地板下空间作为静压箱。

由于地板下空间的压力分布均匀，地板风口上无需再加静压箱。

如该区域内气流分布均匀，则风口可不用附加调节阀。

（2）分室送风。

对单个房间的控制需用到静压箱，以此做到分别控制各房间的送风量。

而风管系统应有许多支管，风口上带调节阀使气流分布均匀。

（3）混合式送风。

对于既有大面积区域送风又有分室送风要求的场合，房间内的地板风口由风管将气流送入其静压箱。

而区域送风则通过地板下空间作为静压箱将空气送人。

4.2 按照地板下的设置分（1）地板下设风管的送风方式：早期曾采用(如香港汇丰银行工程)，送风量控制可靠。

启动时间短．但风口位置固定、灵活性差。

（2）地面压出式直接送风(静压箱内为正压)：地板下向上送风，通过对送风量和送风温度的控制，调节工作区温度，启动时间长（因结构热情性）。

（3）地板下设混风箱和风机（静压箱内不需要正压），即部分空气通过地面回地板下与一次空气混台(相当于二次回风方式)，将风机动力型末端设在地下，如不设混风箱，则一次空气和回风的混合不易控制，使送风温度不稳定，这种方式虽AHU风量可减小．但地板下装置复杂。

（4）地面与吊顶送风相结合方式：照明等稳定的负荷由顶棚送风承担，办公机器的负荷由下送风负担。

回风均从吊顶回风口吸入。

采用这种方式时，如将下送部分空气的送风进一步局部化(如利用中空的分隔板出风)，以及由上进风提供要求较低的背景空调．而下送风充分满足人体需要，这种方式即所谓的“工作与环境”相结合的空调方式(Task ambient air conditioning TAC)。

4.3 地板送风的风口形式按气流方向分（1）旋流型风口：依靠较大的诱导此，随气流送出时，温差射流迅速衰碱；（2）指向性风口：出口格栅构成一定的射出角度，具有指向性强的轴线方向型送风口，适用于TAC送风，方向和流量均可依照个人需要调整。

按装置高低分（1）与地面相平的送风口；（2）伸出在地面上的送风口，如用于TAC的风口，通常安装在办公桌附近。

按送风口的分布分（1）分散布点型：是指按风口的特性(作用范围、风量等)及办公设备布置，按一定间隔布置送风口。

并且按照服务区域的不同选择风口的类型，是目前应用最广的型式；（2）全面出风口型：是指从下而上空气经透气的阻尼层或穿孔板送凤．整个出风面具有均匀的气流。

5 .地板散流器的形式按照静压箱的结构形式和散流器的工作状态，将地板散流器分为主动式和被动式散流器，主动式散流器通过风机将送风气流从静压箱送入室内空调区域，被动式散流器通过静压箱内的正压将送风气流从静压箱送入室内空调区域。

在被动式散流器的下方简单安装一个风机动力箱，就可以将被动式散流器变为主动式散流器。

下面是三种常用的地板散流器。

5.1 旋流地板散流器对于这种散流器，气流送出时速度和温度衰减快，具有较好的扩散性，在地板送风系统中应用最广泛。

从这种旋流型散流器中送出的气流迅速与工作区的空气混合，使整个空调区域很快达到其设计温度。

用户可以通过在散流器上安装风阀来控制局部送风量，也可以直接使用自控系统调节送风量。

5.2 VAV地板散流器这种散流器是为VAV系统设计的，它采用自动末端风阀的开启，以保证当送风量增加或减小时，送风速度保持不变。

方形地板格栅以射流形式向室内送风，用户可以通过改变格栅的方向，来调整送风的射流方向。

送风量可以通过温控器调整，或者用户自己调整。

5.3 条型地板格栅条型地板格栅以射流形式向室内送风，它通常安装在靠近外窗的周边区域，起到很好的装饰效果。

尽管流线型格栅通常带有风阀，但是在实际设计及使用中很少调节风量，所以通常不用于建筑物人流密度大的内区。

另外，对于任务－环境空调（TAC）系统, 按照不同的“任务”设计出安装于不同位置的散流器。

6. 地板送风系统的设计要求6.1 送风温度的控制地板送风系统用于制冷时，其送风温度保持在17～18℃。

另外，还要考虑建筑结构热惰性及其蓄热性能对送风温度的影响。

采用建筑结构作为送风道时，因建筑材料的热惰性，供冷时静压箱不断储蓄冷量，这种蓄冷量的一部分在空调停止后室内释放。

另一方面，由于结构的蓄热作用，空气经过静压箱时，必然吸收四壁的热量而使温度升高，故要考虑空气沿程的温升。

Fukao等人在全年需供冷的办公楼(建筑内区)测得，空气在送风静压箱的沿程温升冬季为0.15℃/m，夏季为0．28℃/m<10>。

6.2 最佳热力分层高度的确定最佳热力分层高度不应低于工作区高度，它与送风射流特性及热射流特性等多种因素有关。

在上述条件固定时，分层高度是房间冷负荷和送风量的函数。

较小房间冷负荷和较大的送风量对应于较高的分层高度。

然而，当送风量较大时，地板送风口以较大速度送出的空气射流将引起下部工作区空气的混合，从而削弱了工作区单向流的置换作用；甚至，送风量大到一定程度时，送风射流可以达到房间顶棚，室内气流接近混合式通风的流型<11>。

为了实现如置换通风一样工作区较低的空气温度和较高的空气品质，一般限定地板送风的送风速度不大于2m/s<12>，分层高度通常为1.2～1.8m。

6.3 垂直温差的控制地板送风的室内气流是不均匀的，存在垂直温差。

地板送风时室内水平(风口附近除外)温度分布一般比较均匀，而垂直温度分布比较复杂，其影响因素主要是送风射流(送风参数和送风口形式)和室内热源(大小和位置)。

随着送风量减小，垂直温度梯度增大，而平均室温的增加较小。

旋流型散流器能使房间空气分布更均匀些，对减小工作区垂直温差有利。

当热源在房间上部(如灯具)时，房间上面的垂直温度梯度大而下面的垂直温度梯度小；当热源在房间下部(如人员)时，房间上面的垂直温度梯度小而下面的垂直温度梯度大。

地面附近空气温度与送风温度之差为送排风温差的一半<13>。

按国际标准ISO 7730，标高0.1m和1.1m之间的垂直温差不得超过3℃(这实际上考虑坐姿情况)。

美国ASHRAE 55—1992标准建议0.1 m和1.8 m之间的垂直温差不得超过3℃(这实际上考虑站立情况)。

因此，设计室内气流时应使工作区温度梯度小，上部区域温度梯度大，以保证热舒适的温度要求。

6.4 静压箱高度的确定静压箱占用建筑空间，如太高，则不经济；如太低，则难以保证地板上的各个送风口均匀送风。

其高度主要由下面三方面因素来确定：（1）地板下面通风空调设备（如末端送风装置、风机盘管、风管以及风阀等）的最大尺寸规格；（2）敷设在地板下面通讯电缆的要求；（3）保证地板下面空气畅通流动的附加净高，通常最小为76mm。