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摘要：本文结合郑州地区实际的室外气象参数，计算地板送风系统在空调内区运行条件下的全年供冷时间以及供冷能耗，并与相同条件下的混合式通风系统比较，对内区采用地板送风系统负荷能耗进行了分析。
关键词：空调内区；地板送风；能耗
Abstract: the area of article union Zhengzhou is actual outdoor weather parameters, calculation of underfloor air distribution system in air conditioning zone under the operation condition of the cooling time and cooling energy consumption, and with the same conditions of hybrid ventilation system comparison, to area with underfloor air distribution system load energy consumption was analyzed.
Key words: air conditioning area; floor air; energy consumption
中圖分类号：TU111.19+5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
0．引言
地板送风是办公楼和其他商业建筑中空调的一种创新送风系统，其名称源于利用架空地板下的静压箱，通常将处理后的空气通过地板散流器直接送到建筑物的使用区。其基本特点如下：（1）利用地板静压箱（层），将处理后的空气经由地板送风口（如地板散流器），送到人员活动区内。在供冷工况下，向空调房间送冷风，在吊顶或接近吊顶处回风；（2）由于受热源产生的浮力驱动，形成了自地板向吊顶流动的气流流型，这种流型能够有效排除热量和污染物；（3）在房间内产生垂直温度梯度和热力分层；（4）地板送风系统通过热力分层为供冷工况提供良好的节能途径。在人员活动区，保持热舒适和良好的空气品质，而使温度和浓度高的空气处在头部以上的非人员活动区。
地板送风相对于传统混合送风而言，其空调冷负荷构成相同。不同的是地板送风系统室内的热力分层作用使得部分得热可直接进入到上部非工作区域而直接通过风口排出，从而减少了工作区处理的负荷。地板送风系统另一个重要的节能途径来自于其较长的冷却时间。地板送风系统直接将处理好的空气通过送风口送入到工作区，因此送风温度高于混合式通风系统，采用自然通风进行冷却时间就可得以延长。空调内区作为一个特殊区域，常年具有冷负荷，且负荷稳定。鉴于许多建筑物内都存在空调内区，且考虑地板送风的种种优势，探讨空调内区采用地板送风方式是否合适就显得尤为有意义。本文结合郑州地区实际的室外气象参数，计算地板送风系统在空调内区稳定负荷条件下的全年供冷时间以及供冷能耗，并与相同条件下的混合式通风系统进行了比较。
1．设计工况及全年空调方案
1.1设计工况
假设室内冷负荷为100W/m2，室内人员密度假设为0.125人/m2。由于地板送风系统直接将处理好的空气送入工作区内，因此为了避免在室人员出现冷感，送风温度通常要比传统的混合式通风系统高4~5℃，本文假设送风温度为18℃。另外地板送风系统室内存在热力分层现象，即室内存在垂直方向的温度梯度，系统的回风温度要高于工作区的温度。本文根据相关文献研究结果假设回风温度为29℃。室内外的设计参数如表1、表2所示。
表 1室内设计参数
表 2室外计算参数
1.2全年空调方案
根据郑州地区室外气象参数作出室外气象包络线，图 1表示了地板送风系统全年空气处理工况的分区。假定了全年室内都有相同的冷负荷，S为送风状态点，R为回风状态点。过夏季回风状态点、露点的等焓线、过送风状态点的等温线以及室内过程线将整个区域分成三个区域。各个区域的空气处理过程如下：
Ⅰ区：室外空气比焓大于回风空气比焓的室外状态点属于该区。该区采用夏季最小新风量。新风以最小比例与部分回风混合，冷却除湿到露点，再与部分室内回风混合到送风状态点S后送入室内。
Ⅱ区：室内空气等焓线、过露点的等焓线、过送风状态点温度线、室内热湿过程线以及100%的相对湿度线围成的区域，在该区域空气处理过程如下：
①d0 ②d0>dS：采用全新风处理方式，对室外新风进行冷却去湿处理到送风状态点，再和部分回风混合到送风状态点，送入室内。
图 1地板送风定负荷空气处理方案
Ⅲ区：过露点的等焓线、送风状态点等温线、以及室内热湿过程线以下区域，在该区可以采用新风和回风混合的方式。空气处理过程如下：
①温度低于送风温度，比焓大于露点比焓且在室内热湿过程线左侧的室外空气状态点属于这个区域。回风和室外空气混合到过送风状态点的等温线，然后等温去湿到S点。
②除①之外的其他Ⅲ区室外空气状态点属于这个小区域。室内回风和室外空气混合到过L的等焓线，然后等焓去湿到L点，再和部分室内回风混合处理到送风状态点。
2．地板送风系统全年供冷时间和供冷量能耗
为了说明地板送风系统全年特点，将它与同样室内条件下的混合式通风系统的全年供冷时间以及供冷量作以对比分析。这里混合式通风系统室内气流分布是均匀的，送风温度低于地板送风系统送风温度，为13℃，采用一次回风空气处理方案。
经过计算得到夏季设计工况送风量，新风量，一次回风量，冬季设计工况送风量，新风量，回风量。全年室外气象参数变化时的空气调节方式和地板送风系统是类似的，只是送回风状态点有所不同。
2.1全年供冷时间
图 2和图3为不同区域地板送风与混合式通风供冷时间比较，Ⅰ区即为最小新风供冷区域，在七、八两个月室外空气比焓均大于回风状态点比焓，因此两种情况下的供冷时间相差是很小的，两种系统供冷时间都接近30天。在五、六和九月地板送风方式最小新风供冷时间少于混合式通风系统最小新风供冷时间，其中五月和九月时间相差不是很大，在六月相差较大，二者之间的差别主要是由于两种送风方式不同的回风温度造成的。由于地板送风系统室内存在热力分层，因此在相同的工作区温度条件下，地板送风系统回风温度高于混合式通风系统，在满足工作区舒适度的条件下，增加室内热力分层将减小Ⅰ区供冷时间，起到节能作用。
从地板送风和混合通风两种空调方案可以看到两种送风系统的供冷时间由两部分组成，即全新风供冷时间和综合运行时间。地板送风系统较高的回风温度使得系统在Ⅱ区域运行时间较长，这一点在六月表现得很明显。同样较高的送风温度减少了当室外温度较低时地板送风系统在Ⅱ区的运行时间。因此在四月、十月使得两种系统处于Ⅱ区的供冷时间是接近的，相差不超过两天时间。从图3可以看到Ⅱ区供冷时间主要集中在过渡季节，在五月和九月地板送风系统几乎全月都处在这个阶段，总体上讲地板送风系统在Ⅱ区供冷时间要长于混合式通风系统。
图 2 Ⅰ区供冷时间 图 3Ⅱ区供冷时间
为了更加明确在这个时间段内全新风供冷时间和综合运行时间情况，图 4表示了两种系统全新风供冷时间。从图中可以看到除了六、九、十月外，在四月和五月地板送风系统使
图 4全新风供冷时间
用全新风的时间反而较短，结合图 1可知在九月和十月室外空气状态多处于Ⅱ区②区域中温度较高区域，而在四月和五月有更多时段室外空气参数处于Ⅱ区中两个子区域中交界区域，但是由于混合通风系统Ⅱ区中两个子区域划分线更靠左，因此使得混合通风全新风供冷时间稍长，但是没有太大区别。
2.2全年供冷能耗
從图 5和图6可以看到各区供冷能耗变化和各区供冷时间变化是相近的。也就是说由于所需送风量较大导致的地板送风系统供冷量能耗增加的趋势和通过冷却设备风量相对较小带来的地板送风系统供冷能耗减小的趋势相互抵消，使得二者的供冷量能耗更多地取决于送风时间的长短。
在Ⅰ区由于地板送风系统回风温度较高，使得系统在五、六和九月最小新风供冷时间较短，供冷能耗为332430kJ，为混合式通风系统的82.6%。在二区各月地板送风系统供冷时间大于混合式通风系统，虽然是在过渡季节，但由于采用固定送风状态，两种空调系统并不是在免费供冷工况下运行，因此地板送风系统供冷能耗比混合式通风系统多18.2%，为209480kJ，而混合式通风系统为171290kJ。全年地板送风系统供冷能耗为541910 kJ，比混合式通风系统少5.8%，两者之间的差值主要是来自于Ⅰ区地板送风系统较短的供冷时间带
图 5Ⅰ区供冷能耗 图 6Ⅱ区供冷能耗
来的节能效果。当然在实际当中，总的能耗还要包括风机能耗，而风机能耗要占总能耗的很大比例，由于地板送风系统风量较大，因此对于定室内负荷的地板送风而言，可能全年能耗要大于混合式通风系统。
3．结论
通过计算我们可以看到，在空调内区采用地板送风和混合通风系统相比较，最小新风供冷时间短而综合运行供冷时间长，但是由于采用了固定送风状态点的方法，过渡季节供冷时间是接近的。供冷能耗，地板送风系统比混合式通风系统少5.8%，相差不大，在实际情况中，有可能前者能耗要大于混合式通风系统。但由于地板送风其他方面种种优点，比如可改善通风效率与室内空气品质；通过每位室内人员对局部环境进行控制，可满足自身热舒适要求等等，其应用前景还是很广阔的。
参考文献：
连之伟, 马仁民. 下送风空调原理与设计[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2006.
孔琼香, 俞炳丰. 办公楼地板送风系统应用与研究现状[J]. 暖通空调, 2004, 34 (4): 26-31.
刘骏, 李强民. 地板送风的节能效益[J]. 节能, 1999, 3: 14-16.
陆亚俊, 马最良, 邹平华. 暖通空调[M]: 中国建筑工业出版社, 2002.
关键词：空调内区；地板送风；能耗
Abstract: the area of article union Zhengzhou is actual outdoor weather parameters, calculation of underfloor air distribution system in air conditioning zone under the operation condition of the cooling time and cooling energy consumption, and with the same conditions of hybrid ventilation system comparison, to area with underfloor air distribution system load energy consumption was analyzed.
Key words: air conditioning area; floor air; energy consumption
中圖分类号：TU111.19+5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
0．引言
地板送风是办公楼和其他商业建筑中空调的一种创新送风系统，其名称源于利用架空地板下的静压箱，通常将处理后的空气通过地板散流器直接送到建筑物的使用区。其基本特点如下：（1）利用地板静压箱（层），将处理后的空气经由地板送风口（如地板散流器），送到人员活动区内。在供冷工况下，向空调房间送冷风，在吊顶或接近吊顶处回风；（2）由于受热源产生的浮力驱动，形成了自地板向吊顶流动的气流流型，这种流型能够有效排除热量和污染物；（3）在房间内产生垂直温度梯度和热力分层；（4）地板送风系统通过热力分层为供冷工况提供良好的节能途径。在人员活动区，保持热舒适和良好的空气品质，而使温度和浓度高的空气处在头部以上的非人员活动区。
地板送风相对于传统混合送风而言，其空调冷负荷构成相同。不同的是地板送风系统室内的热力分层作用使得部分得热可直接进入到上部非工作区域而直接通过风口排出，从而减少了工作区处理的负荷。地板送风系统另一个重要的节能途径来自于其较长的冷却时间。地板送风系统直接将处理好的空气通过送风口送入到工作区，因此送风温度高于混合式通风系统，采用自然通风进行冷却时间就可得以延长。空调内区作为一个特殊区域，常年具有冷负荷，且负荷稳定。鉴于许多建筑物内都存在空调内区，且考虑地板送风的种种优势，探讨空调内区采用地板送风方式是否合适就显得尤为有意义。本文结合郑州地区实际的室外气象参数，计算地板送风系统在空调内区稳定负荷条件下的全年供冷时间以及供冷能耗，并与相同条件下的混合式通风系统进行了比较。
1．设计工况及全年空调方案
1.1设计工况
假设室内冷负荷为100W/m2，室内人员密度假设为0.125人/m2。由于地板送风系统直接将处理好的空气送入工作区内，因此为了避免在室人员出现冷感，送风温度通常要比传统的混合式通风系统高4~5℃，本文假设送风温度为18℃。另外地板送风系统室内存在热力分层现象，即室内存在垂直方向的温度梯度，系统的回风温度要高于工作区的温度。本文根据相关文献研究结果假设回风温度为29℃。室内外的设计参数如表1、表2所示。
表 1室内设计参数
表 2室外计算参数
1.2全年空调方案
根据郑州地区室外气象参数作出室外气象包络线，图 1表示了地板送风系统全年空气处理工况的分区。假定了全年室内都有相同的冷负荷，S为送风状态点，R为回风状态点。过夏季回风状态点、露点的等焓线、过送风状态点的等温线以及室内过程线将整个区域分成三个区域。各个区域的空气处理过程如下：
Ⅰ区：室外空气比焓大于回风空气比焓的室外状态点属于该区。该区采用夏季最小新风量。新风以最小比例与部分回风混合，冷却除湿到露点，再与部分室内回风混合到送风状态点S后送入室内。
Ⅱ区：室内空气等焓线、过露点的等焓线、过送风状态点温度线、室内热湿过程线以及100%的相对湿度线围成的区域，在该区域空气处理过程如下：
①d0
图 1地板送风定负荷空气处理方案
Ⅲ区：过露点的等焓线、送风状态点等温线、以及室内热湿过程线以下区域，在该区可以采用新风和回风混合的方式。空气处理过程如下：
①温度低于送风温度，比焓大于露点比焓且在室内热湿过程线左侧的室外空气状态点属于这个区域。回风和室外空气混合到过送风状态点的等温线，然后等温去湿到S点。
②除①之外的其他Ⅲ区室外空气状态点属于这个小区域。室内回风和室外空气混合到过L的等焓线，然后等焓去湿到L点，再和部分室内回风混合处理到送风状态点。
2．地板送风系统全年供冷时间和供冷量能耗
为了说明地板送风系统全年特点，将它与同样室内条件下的混合式通风系统的全年供冷时间以及供冷量作以对比分析。这里混合式通风系统室内气流分布是均匀的，送风温度低于地板送风系统送风温度，为13℃，采用一次回风空气处理方案。
经过计算得到夏季设计工况送风量，新风量，一次回风量，冬季设计工况送风量，新风量，回风量。全年室外气象参数变化时的空气调节方式和地板送风系统是类似的，只是送回风状态点有所不同。
2.1全年供冷时间
图 2和图3为不同区域地板送风与混合式通风供冷时间比较，Ⅰ区即为最小新风供冷区域，在七、八两个月室外空气比焓均大于回风状态点比焓，因此两种情况下的供冷时间相差是很小的，两种系统供冷时间都接近30天。在五、六和九月地板送风方式最小新风供冷时间少于混合式通风系统最小新风供冷时间，其中五月和九月时间相差不是很大，在六月相差较大，二者之间的差别主要是由于两种送风方式不同的回风温度造成的。由于地板送风系统室内存在热力分层，因此在相同的工作区温度条件下，地板送风系统回风温度高于混合式通风系统，在满足工作区舒适度的条件下，增加室内热力分层将减小Ⅰ区供冷时间，起到节能作用。
从地板送风和混合通风两种空调方案可以看到两种送风系统的供冷时间由两部分组成，即全新风供冷时间和综合运行时间。地板送风系统较高的回风温度使得系统在Ⅱ区域运行时间较长，这一点在六月表现得很明显。同样较高的送风温度减少了当室外温度较低时地板送风系统在Ⅱ区的运行时间。因此在四月、十月使得两种系统处于Ⅱ区的供冷时间是接近的，相差不超过两天时间。从图3可以看到Ⅱ区供冷时间主要集中在过渡季节，在五月和九月地板送风系统几乎全月都处在这个阶段，总体上讲地板送风系统在Ⅱ区供冷时间要长于混合式通风系统。
图 2 Ⅰ区供冷时间 图 3Ⅱ区供冷时间
为了更加明确在这个时间段内全新风供冷时间和综合运行时间情况，图 4表示了两种系统全新风供冷时间。从图中可以看到除了六、九、十月外，在四月和五月地板送风系统使
图 4全新风供冷时间
用全新风的时间反而较短，结合图 1可知在九月和十月室外空气状态多处于Ⅱ区②区域中温度较高区域，而在四月和五月有更多时段室外空气参数处于Ⅱ区中两个子区域中交界区域，但是由于混合通风系统Ⅱ区中两个子区域划分线更靠左，因此使得混合通风全新风供冷时间稍长，但是没有太大区别。
2.2全年供冷能耗
從图 5和图6可以看到各区供冷能耗变化和各区供冷时间变化是相近的。也就是说由于所需送风量较大导致的地板送风系统供冷量能耗增加的趋势和通过冷却设备风量相对较小带来的地板送风系统供冷能耗减小的趋势相互抵消，使得二者的供冷量能耗更多地取决于送风时间的长短。
在Ⅰ区由于地板送风系统回风温度较高，使得系统在五、六和九月最小新风供冷时间较短，供冷能耗为332430kJ，为混合式通风系统的82.6%。在二区各月地板送风系统供冷时间大于混合式通风系统，虽然是在过渡季节，但由于采用固定送风状态，两种空调系统并不是在免费供冷工况下运行，因此地板送风系统供冷能耗比混合式通风系统多18.2%，为209480kJ，而混合式通风系统为171290kJ。全年地板送风系统供冷能耗为541910 kJ，比混合式通风系统少5.8%，两者之间的差值主要是来自于Ⅰ区地板送风系统较短的供冷时间带
图 5Ⅰ区供冷能耗 图 6Ⅱ区供冷能耗
来的节能效果。当然在实际当中，总的能耗还要包括风机能耗，而风机能耗要占总能耗的很大比例，由于地板送风系统风量较大，因此对于定室内负荷的地板送风而言，可能全年能耗要大于混合式通风系统。
3．结论
通过计算我们可以看到，在空调内区采用地板送风和混合通风系统相比较，最小新风供冷时间短而综合运行供冷时间长，但是由于采用了固定送风状态点的方法，过渡季节供冷时间是接近的。供冷能耗，地板送风系统比混合式通风系统少5.8%，相差不大，在实际情况中，有可能前者能耗要大于混合式通风系统。但由于地板送风其他方面种种优点，比如可改善通风效率与室内空气品质；通过每位室内人员对局部环境进行控制，可满足自身热舒适要求等等，其应用前景还是很广阔的。
参考文献：
连之伟, 马仁民. 下送风空调原理与设计[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2006.
孔琼香, 俞炳丰. 办公楼地板送风系统应用与研究现状[J]. 暖通空调, 2004, 34 (4): 26-31.
刘骏, 李强民. 地板送风的节能效益[J]. 节能, 1999, 3: 14-16.
陆亚俊, 马最良, 邹平华. 暖通空调[M]: 中国建筑工业出版社, 2002.