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摘要：本文介绍了地板送风空调系统的发展历史，阐述了地板送风空调系统的概念和分类，分析了地板送风空调系统的优点，提出了地板送风空调系统的研究热点。
关键词：地板；送风；空调系统；概述
中图分类号：TU831.3+5文献标识码：A 文章编号：
1地板送风空调系统发展历史
地板送风空调系统是全空气空调系统的一种型式。与传统的上送风系统不同，地板送风系统利用结构楼板与架空地板之间所形成的敞开空间用于布置送风管道或直接作为送风静压箱，将经过空调器处理后的空气通过设置在地板静压箱内的变风量末端装置或安装在架空地板上的地板送风口送入各温度控制区，送风与室内空气进行热湿交换后从房间上部回风口或排风口排出。
地板送风空调系统(UFAD)的概念最早提出是在20世纪60年代的德国。20世纪80年代中期,英国伦敦的Lloyds 大楼和中国香港汇丰银行地板送风空调系统的成功设计,引起了人们的普遍关注,并纷纷对此展开了研究。最初的地板送风空调系统主要应用于大型计算机设备房间，计算机房内有大量的各种类型的电脑和数据处理设备，它们有相对较高和较持续的散热要求。空调系统的主要目标就是快速散热，使计算机房维持一个相对稳定的温度、湿度环境。计算机房通常考虑为一个独立的空调系统，并用一个专门的空调机组提供冷风。这些计算机房的送风口通常设在靠近热源的地板上，可最大限度地降低电脑操作人员的不舒服感。
目前,地板送风在德国、瑞士、荷兰、日本及加拿大等国均有应用。其中北美地区地板送风空调系统已占办公楼空调系统的40 %;在日本,近10年来就有近20 所建筑空调设备工程公司和大学为此建立了实验室、设计了典型工程;我国也有如上海财富广场办公楼空调系统等很多应用的例子。
地板送风空调系统的概念和分类
所谓的地板送风空调系统是指:从地面送出具有一定速度的空气,在向上流动过程中与工作区的空气掺混,并进行热交换,起到调节工作区温度的作用。气流进入非工作区后,通过自然对流从上部排风口排出,或部分空气通过地面回流到地板下,并与一次空气混合,经下设的风机处理后再送出。这种空调送风系统可以使经过空调处理过的气流直接进入工作区,吸收人体的散热和散湿,提高室内环境的舒适性。
常用的地板送风空调系统方式按地板下设置的不同可分为: ①地板下设风管的送风方式。该方式具有送风量控制可靠、启动时间短等优点,但由于风口位置固定、灵活性较差,虽然早期曾有采用(如中国香港汇丰银行工程) ,但目前应用已经很少。②地板压出式直接送风(静压箱内为正压)方式。从地板下向上送风,通过对送风量和送风温度的控制,调节工作区温度。该方式启动时间较长。③地板下设混风箱和风机(静压箱内不需要正压) 方式。即部分空气通过地面回流到地板下,并与一次空气混合(相当于二次回风方式) 。该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。这种方式虽可减小空调箱风量,但地板下装置复杂。④地面与吊顶送风相结合方式。该方式中,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,回风均由吊顶回风口吸入。采用该方式时,如将下送风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。其中第②种方式为地板送风空调系统的主要设计方案,被广泛采用。
地板送风空调系统的优点
与常规的上送风空调系统相比,地板送风空调系统具有下列基本特点：
改善热舒适性
在当今的工作环境中，由于人们的衣着、活动量（新陈代谢）以及个人偏爱方面的不同，对热舒适要求有很大差别。地板送风系统的送风口设置在离室内人员很近的地板面、办公桌或者工作区的隔断上，伸手可及。这些送风口具有调节送风量、改变送风方向甚至调节送风温度功能。室内人员可利用地板送风口的可调性对各自局部热环境进行控制，以满足自身的热舒适要求，提高工作效率与劳动生产率。
改善通风效率与室内空气品质
地板送风系统类似于置换通风系统。系统通过设置地板上或靠近地板的送风口送出含有新风的空气，在吊顶处或接近吊顶的高处回风和排风。形成与置换通风相类似的室内空气与污染气流向上置换的流态，使室内人员处于相对清洁新鲜的空气环境。室内发出的热量、尘粒和污染物等随空气的热对流自然向上，通过排风口有效地排出房间。地板送风由于受送风气流影响，地板面温度夏季稍低、冬季稍高，结合个人局部环境控制，可提高室内人员的舒适性。改善室内空气品质，提高通风效率。
3.3 减少用能
地板送风系统的送风温度比上送风系统高，可利用室外新风冷源的时间较长；由于送风温度较高，冷水机组的蒸发温度也较高，机组能效比较高；地板送风系统在空调房间内形成的热力分层，可减少工作区的空调冷负荷；送风系统由于不设或少设送风管，采用地板静压箱进行送风，系统阻力较小，空气输送能耗较低；由于送风直接与地板和混凝土楼板相接触，可利用混凝土结构，在晚间采用室外空气进行预冷。所有这些因素，使地板送风系统具有节能的潜力。
建筑物寿命周期费用较少
在现代办公建筑中，由于使用对象或使用功能变化，内部格局变动是建筑物使用期间内常见现象。据美国1997年的调查发现，全美国建筑物平均变动率达44％。地板送风空调系统具有很高的灵活性，可适应房间功能变化和内部格局变动。地板送风采用架空活动地板，地板块按模数铺设。地板送风口组合在地板块上，形成一个整体，便于移动和变更。而且，电力、语音与数据通信电缆也敷設在地板静压箱内，其模块化接线盒可以很容易地与地面插座相连接，这些地板插座几乎可以布置在架空地板格档的任何位置。当房间分隔变化时，维护人员只需采用简单工具和标准的硬件便可实施这种重新配置，且费用很低。另外，随着办公自动化设备的增加，地板送风可以比较容易地增设下送风的柜式空调器，以适应室内空调负荷的增加。由于地板送风系统的这种高度灵活性，可有效降低建筑物寿命周期费用。
降低建筑层高
与采用常规的上送风空调系统相比，采用地板送风的建筑，有降低层高的可能性。层高降低是通过降低服务设施静压箱高度实现的。在头部上方用于容纳大规格送风管道和喷淋管道、电缆桥架等建筑设施的单一大静压箱，可由一个较小的吊顶静压箱和一个高度较小的地板静压箱所代替。在吊顶静压箱内设置空调回风管和喷淋管道，而地板静压箱可用来直接送风，且容纳电力、语音与数据通信等建筑服务设施。当将采用地板送风的建筑层高与采用上送风系统的建筑层高相比时，两者应相同或前者稍低些。如完全取消吊顶静压箱，则层高可降低更多。有资料表明，采用地板送风加平板结构配置的建筑层高比采用上送风系统加钢梁建筑的层高低250mm左右。反之，如建筑高度一定，采用地板送风可增加建筑层数，提高建筑空间利用率。
施工安装方便
地板送风系统一般不接风管或仅接少量风管，地板块与送风口结合在一起，主风管到风口之间无需管道连接，省去大量风管制作、安装工作量，空调风管与其他管线无空间上的矛盾，节省协调工作量。
便于清洗
地板送风系统由于无送风管（或少量送风管），系统清洗工作量小。除定期对空调器进行清洗外，只需定期对跌落在地板送风口积污盆内的赃物进行处理即可。
地板送风空调系统的研究热点
4.1 鉴于目前对于地板送风的研究仍处在初步阶段,适用于地板送风的计算方法和评价标准都很少,需要进一步完善。如:地板送风系统空调负荷的计算方法,地板送风空调房间内空气分布特性指标的计算方法,针对地板送风系统的设计标准等。未来所提出的评价标准不再限于从能耗、温度分布、空气质量等因素分析,而是要从更人性化的角度着手,在计算中引入人体数值模型,在人体热平衡模型中引入生理、心理评价模型等,以提高受益者本身的舒适感为根本。
4.2 优化系统性能的通风口布置方式的研究。例如采用地板送风、房顶排风、中间层回收二次气体,这种布置方法会使UFAD 系统冷却负荷进一步减少,将来可以作为一个独立的课题进行深入研究。
4.3 对不同的室内建筑进行设计分析。通过增加简单部件使地板送风系统的适用场所进一步扩大,不再仅限于办公室、机房等场所; 同时对适用的应用场所做进一步优化设计,例如分区方位、办公室布局包括净空高度等,都是未来需要研究的关键因素。
4.4 从大局着手,将室内环境与室外空间环境的分析有机结合起来,将建筑群、地域热气候等模式化。针对不同的气候环境和地理区域,使地板送风系统性能得到优化。
4.5 CFD 数值计算作为一种实用性很强的应用软件,也有很多不足之处,需要专家学者们作进一步的开发和完善。
4.6 考虑到地板送风空调系统的具体应用,从影响地板送风的效果入手,进一步细化静压箱分区,在保证更好的送风需求的基础上达到更好的节能效果。此外,由于围护结构漏风和架空地板漏风会严重影响空调系统的性能,需要进一步强化新材料及新技术的应用,做好地板静压箱密封的施工与维护工作。
关键词：地板；送风；空调系统；概述
中图分类号：TU831.3+5文献标识码：A 文章编号：
1地板送风空调系统发展历史
地板送风空调系统是全空气空调系统的一种型式。与传统的上送风系统不同，地板送风系统利用结构楼板与架空地板之间所形成的敞开空间用于布置送风管道或直接作为送风静压箱，将经过空调器处理后的空气通过设置在地板静压箱内的变风量末端装置或安装在架空地板上的地板送风口送入各温度控制区，送风与室内空气进行热湿交换后从房间上部回风口或排风口排出。
地板送风空调系统(UFAD)的概念最早提出是在20世纪60年代的德国。20世纪80年代中期,英国伦敦的Lloyds 大楼和中国香港汇丰银行地板送风空调系统的成功设计,引起了人们的普遍关注,并纷纷对此展开了研究。最初的地板送风空调系统主要应用于大型计算机设备房间，计算机房内有大量的各种类型的电脑和数据处理设备，它们有相对较高和较持续的散热要求。空调系统的主要目标就是快速散热，使计算机房维持一个相对稳定的温度、湿度环境。计算机房通常考虑为一个独立的空调系统，并用一个专门的空调机组提供冷风。这些计算机房的送风口通常设在靠近热源的地板上，可最大限度地降低电脑操作人员的不舒服感。
目前,地板送风在德国、瑞士、荷兰、日本及加拿大等国均有应用。其中北美地区地板送风空调系统已占办公楼空调系统的40 %;在日本,近10年来就有近20 所建筑空调设备工程公司和大学为此建立了实验室、设计了典型工程;我国也有如上海财富广场办公楼空调系统等很多应用的例子。
地板送风空调系统的概念和分类
所谓的地板送风空调系统是指:从地面送出具有一定速度的空气,在向上流动过程中与工作区的空气掺混,并进行热交换,起到调节工作区温度的作用。气流进入非工作区后,通过自然对流从上部排风口排出,或部分空气通过地面回流到地板下,并与一次空气混合,经下设的风机处理后再送出。这种空调送风系统可以使经过空调处理过的气流直接进入工作区,吸收人体的散热和散湿,提高室内环境的舒适性。
常用的地板送风空调系统方式按地板下设置的不同可分为: ①地板下设风管的送风方式。该方式具有送风量控制可靠、启动时间短等优点,但由于风口位置固定、灵活性较差,虽然早期曾有采用(如中国香港汇丰银行工程) ,但目前应用已经很少。②地板压出式直接送风(静压箱内为正压)方式。从地板下向上送风,通过对送风量和送风温度的控制,调节工作区温度。该方式启动时间较长。③地板下设混风箱和风机(静压箱内不需要正压) 方式。即部分空气通过地面回流到地板下,并与一次空气混合(相当于二次回风方式) 。该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。这种方式虽可减小空调箱风量,但地板下装置复杂。④地面与吊顶送风相结合方式。该方式中,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,回风均由吊顶回风口吸入。采用该方式时,如将下送风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。其中第②种方式为地板送风空调系统的主要设计方案,被广泛采用。
地板送风空调系统的优点
与常规的上送风空调系统相比,地板送风空调系统具有下列基本特点：
改善热舒适性
在当今的工作环境中，由于人们的衣着、活动量（新陈代谢）以及个人偏爱方面的不同，对热舒适要求有很大差别。地板送风系统的送风口设置在离室内人员很近的地板面、办公桌或者工作区的隔断上，伸手可及。这些送风口具有调节送风量、改变送风方向甚至调节送风温度功能。室内人员可利用地板送风口的可调性对各自局部热环境进行控制，以满足自身的热舒适要求，提高工作效率与劳动生产率。
改善通风效率与室内空气品质
地板送风系统类似于置换通风系统。系统通过设置地板上或靠近地板的送风口送出含有新风的空气，在吊顶处或接近吊顶的高处回风和排风。形成与置换通风相类似的室内空气与污染气流向上置换的流态，使室内人员处于相对清洁新鲜的空气环境。室内发出的热量、尘粒和污染物等随空气的热对流自然向上，通过排风口有效地排出房间。地板送风由于受送风气流影响，地板面温度夏季稍低、冬季稍高，结合个人局部环境控制，可提高室内人员的舒适性。改善室内空气品质，提高通风效率。
3.3 减少用能
地板送风系统的送风温度比上送风系统高，可利用室外新风冷源的时间较长；由于送风温度较高，冷水机组的蒸发温度也较高，机组能效比较高；地板送风系统在空调房间内形成的热力分层，可减少工作区的空调冷负荷；送风系统由于不设或少设送风管，采用地板静压箱进行送风，系统阻力较小，空气输送能耗较低；由于送风直接与地板和混凝土楼板相接触，可利用混凝土结构，在晚间采用室外空气进行预冷。所有这些因素，使地板送风系统具有节能的潜力。
建筑物寿命周期费用较少
在现代办公建筑中，由于使用对象或使用功能变化，内部格局变动是建筑物使用期间内常见现象。据美国1997年的调查发现，全美国建筑物平均变动率达44％。地板送风空调系统具有很高的灵活性，可适应房间功能变化和内部格局变动。地板送风采用架空活动地板，地板块按模数铺设。地板送风口组合在地板块上，形成一个整体，便于移动和变更。而且，电力、语音与数据通信电缆也敷設在地板静压箱内，其模块化接线盒可以很容易地与地面插座相连接，这些地板插座几乎可以布置在架空地板格档的任何位置。当房间分隔变化时，维护人员只需采用简单工具和标准的硬件便可实施这种重新配置，且费用很低。另外，随着办公自动化设备的增加，地板送风可以比较容易地增设下送风的柜式空调器，以适应室内空调负荷的增加。由于地板送风系统的这种高度灵活性，可有效降低建筑物寿命周期费用。
降低建筑层高
与采用常规的上送风空调系统相比，采用地板送风的建筑，有降低层高的可能性。层高降低是通过降低服务设施静压箱高度实现的。在头部上方用于容纳大规格送风管道和喷淋管道、电缆桥架等建筑设施的单一大静压箱，可由一个较小的吊顶静压箱和一个高度较小的地板静压箱所代替。在吊顶静压箱内设置空调回风管和喷淋管道，而地板静压箱可用来直接送风，且容纳电力、语音与数据通信等建筑服务设施。当将采用地板送风的建筑层高与采用上送风系统的建筑层高相比时，两者应相同或前者稍低些。如完全取消吊顶静压箱，则层高可降低更多。有资料表明，采用地板送风加平板结构配置的建筑层高比采用上送风系统加钢梁建筑的层高低250mm左右。反之，如建筑高度一定，采用地板送风可增加建筑层数，提高建筑空间利用率。
施工安装方便
地板送风系统一般不接风管或仅接少量风管，地板块与送风口结合在一起，主风管到风口之间无需管道连接，省去大量风管制作、安装工作量，空调风管与其他管线无空间上的矛盾，节省协调工作量。
便于清洗
地板送风系统由于无送风管（或少量送风管），系统清洗工作量小。除定期对空调器进行清洗外，只需定期对跌落在地板送风口积污盆内的赃物进行处理即可。
地板送风空调系统的研究热点
4.1 鉴于目前对于地板送风的研究仍处在初步阶段,适用于地板送风的计算方法和评价标准都很少,需要进一步完善。如:地板送风系统空调负荷的计算方法,地板送风空调房间内空气分布特性指标的计算方法,针对地板送风系统的设计标准等。未来所提出的评价标准不再限于从能耗、温度分布、空气质量等因素分析,而是要从更人性化的角度着手,在计算中引入人体数值模型,在人体热平衡模型中引入生理、心理评价模型等,以提高受益者本身的舒适感为根本。
4.2 优化系统性能的通风口布置方式的研究。例如采用地板送风、房顶排风、中间层回收二次气体,这种布置方法会使UFAD 系统冷却负荷进一步减少,将来可以作为一个独立的课题进行深入研究。
4.3 对不同的室内建筑进行设计分析。通过增加简单部件使地板送风系统的适用场所进一步扩大,不再仅限于办公室、机房等场所; 同时对适用的应用场所做进一步优化设计,例如分区方位、办公室布局包括净空高度等,都是未来需要研究的关键因素。
4.4 从大局着手,将室内环境与室外空间环境的分析有机结合起来,将建筑群、地域热气候等模式化。针对不同的气候环境和地理区域,使地板送风系统性能得到优化。
4.5 CFD 数值计算作为一种实用性很强的应用软件,也有很多不足之处,需要专家学者们作进一步的开发和完善。
4.6 考虑到地板送风空调系统的具体应用,从影响地板送风的效果入手,进一步细化静压箱分区,在保证更好的送风需求的基础上达到更好的节能效果。此外,由于围护结构漏风和架空地板漏风会严重影响空调系统的性能,需要进一步强化新材料及新技术的应用,做好地板静压箱密封的施工与维护工作。