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冷梁是與干工況風(fēng)機盤管機組相類似的一種誘導(dǎo)式末端裝置，其在歐洲已盛行數(shù)十年，主要原因是它優(yōu)異的節(jié)能效益、提供完全混合的室內(nèi)空氣分布與舒適度、良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)與靜音運轉(zhuǎn)效果，是一項很有潛力的空調(diào)技術(shù)，符合世界節(jié)能減碳的發(fā)展趨勢。

一、冷梁送風(fēng)系統(tǒng)的工作原理

冷梁送風(fēng)系統(tǒng)在室內(nèi)負(fù)荷熱交換及熱能傳送方式上相當(dāng)于一個氣水并行系統(tǒng)。冷梁送風(fēng)口(以下簡稱冷梁)是借由空間的熱負(fù)荷(包括人體)和冷梁面板間的溫差所產(chǎn)生“對流”以及“輻射”效應(yīng)進(jìn)行熱交換，同時冷梁送出干冷空氣也有助于人體皮膚表面的蒸發(fā)冷卻，因此冷梁是一個結(jié)合冰水提供冷能控制溫度和利用送風(fēng)溫差形成對流循環(huán)及水蒸氣壓力差所建立的空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)。

冷梁是一種干盤管， 其主體是一個翅片式冷水盤管，可讓空氣穿越翅片以達(dá)到冷卻效果，左右有鋁殼支撐，看起來就象是橫梁一樣。

依據(jù)是否有室外空氣供給，冷梁分為主動式冷梁和被動式冷梁兩種形式。

主動式冷梁是指空氣循環(huán)動力由外部強制送風(fēng)供給，在冷梁內(nèi)部形成空氣誘導(dǎo)過程，利用強制對流造成空氣與盤管間的傳熱的設(shè)備。主動式冷梁主要由外殼、噴嘴、一次空氣連接管、換熱器(即盤管)、面板等幾部分構(gòu)成。其夏季空氣處理過程為：來自室外且經(jīng)空調(diào)箱處理過的干冷一次空氣以較高的速度經(jīng)噴嘴噴出，進(jìn)入到冷梁中，根據(jù)文丘里效應(yīng)，當(dāng)高速流動的氣流通過阻擋物時，在阻擋物的背風(fēng)面上方端口附近會形成負(fù)壓，從而產(chǎn)生吸附作用，誘導(dǎo)室內(nèi)低速的二次空氣經(jīng)過冷盤管。冷卻后的空氣和主氣流混合形成速度足夠大的混合空氣，其溫度低于房間溫度。混合空氣通過兩個封閉的導(dǎo)流槽形成貼附射流，沿著吊頂流動，然后進(jìn)入到房間中冷卻室內(nèi)空氣。經(jīng)過相同的循環(huán)，房間的熱量被冷卻盤管帶走，從而起到了制冷的作用。冬季換熱器中流動的是熱水，冷梁起到了制熱的作用。其原理圖見圖1。

主動式冷梁體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可顯著節(jié)省建筑空間(尤其在高度方面)，且每臺冷梁自帶送、回風(fēng)口，使吊頂整齊美觀，簡潔明快，末端在干工況下工作，新風(fēng)分布均勻，明顯提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)和熱舒適性，設(shè)備本身無任何運轉(zhuǎn)部件，室內(nèi)噪聲極低，使工作環(huán)境大大改善。另外，主動式冷梁的盤管下一般都配有凝水盤，一旦冷水溫度低于露點溫度產(chǎn)生結(jié)露，凝結(jié)水可由凝水盤收集。

被動式冷梁系統(tǒng)是一種集制冷換熱功能于一體的空調(diào)系統(tǒng)，主要用于排走室內(nèi)大部分顯熱負(fù)荷，同時還需要一個單獨的一次空氣系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)和調(diào)節(jié)濕度。被動式冷梁主要由箱體、孔板面板和帶法蘭及鋁制肋片的水盤管等部分構(gòu)成，通常懸吊在天花板上方，通過自然對流來供冷。該冷梁系統(tǒng)集舒適、低噪音、節(jié)能和低維護(hù)的優(yōu)點于一體。其原理圖見圖2。

被動式冷梁的優(yōu)點和主動式冷梁近似，在冷梁盤管中使用較高溫度的循環(huán)冷水，主機在較高的冷水溫度下運行，可以提高能效比和降低能量損耗。同時，被動式冷梁系統(tǒng)的新風(fēng)僅僅用來調(diào)節(jié)濕度，可以節(jié)約大量的集中處理機組的電能，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能的效果。但是，由于被動式冷梁主要依靠自然對流來使氣流通過盤管，單位制冷能力取決于盤管的換熱能力，其性能比主動式冷梁要低。并且，當(dāng)機體安裝位置不合理時可能會使冷風(fēng)直接吹到其下面的物體上，產(chǎn)生吹風(fēng)感。

二、冷梁送風(fēng)系統(tǒng)的特點

2.1 冷梁送風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點：

(1)能力范圍廣，冷梁具有較高的冷卻和加熱能力。

(2)安裝簡易，冷梁設(shè)備能輕易地融合到各種材料的吊頂中去。

(3)低噪音，經(jīng)過特殊處理的噴嘴在產(chǎn)生最大效應(yīng)的同時保持了最小的噪音。

(4)無電機，節(jié)省能源。

(5)適應(yīng)性，冷梁設(shè)備可以有不同的長度和寬度，這就使冷梁幾乎適用于所有吊頂。

2.2 冷梁送風(fēng)系統(tǒng)的缺點：

(1)初投資較高，失控時會產(chǎn)生冷凝水。

(2)外墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)避免因氣密性不良造成室外濕熱的空氣滲入與冷梁接觸產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象。

(3)因冷梁系統(tǒng)的盤管為干盤管，在室內(nèi)潛熱負(fù)荷比較大的場所有冷凝風(fēng)險。

(4)對室內(nèi)換氣次數(shù)要求較高或室內(nèi)污染源較多的地方的場所不宜使用冷梁系統(tǒng)。

三、冷梁送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 冷梁的空氣處理

冷梁系統(tǒng)的一次空氣通常是新風(fēng)，必要時可以使用部分回風(fēng)，采用新回風(fēng)混合可以節(jié)省能量。但采用回風(fēng)后，風(fēng)管系統(tǒng)會比較復(fù)雜，投資增加，使用回風(fēng)的經(jīng)濟(jì)性并不明顯，故工程中大多不設(shè)回風(fēng)管。冷梁系統(tǒng)一般可采用高速送風(fēng)，故機房尺寸和管道斷面比全空氣系統(tǒng)小(管道斷面僅為全空氣系統(tǒng)的1/3)，節(jié)約建筑空間，能保證每個空調(diào)區(qū)的新風(fēng)需求，衛(wèi)生情況好。

冷梁系統(tǒng)的新回風(fēng)混合的空氣處理過程如圖3：

首先室外新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)混合得到狀態(tài)點Q ，由混合點Q 冷卻到機器露點K；由送風(fēng)溫差Δt 0沿室內(nèi)等濕線得到送風(fēng)狀態(tài)點O，狀態(tài)點K 與O 混合至點C ，沿室內(nèi)空氣熱濕比線到達(dá)室內(nèi)狀態(tài)點N。

冷梁的設(shè)計步驟：

(1)在焓濕圖上過室內(nèi)狀態(tài)點N ，再由送風(fēng)溫差Δt 0確定送風(fēng)狀態(tài)點O。

(2)由新回風(fēng)混合比例，得到混合后點Q，Q K為新回風(fēng)混合后的處理過程，混合后的風(fēng)須要承擔(dān)的濕負(fù)荷為：W=L m(d n-d k)，d k為含濕量，d n為

新回風(fēng)混合后的空氣質(zhì)量，由上式得到d k，K點為L m與U=95%的交點。

(3)誘導(dǎo)比：

由此可以確定C點。

(4) 室內(nèi)余熱量Q分別由q m1，q m2負(fù)擔(dān)，故

其中一次空氣處理箱處理冷量：

冷量內(nèi)盤管處理冷量：

(5) 根據(jù)一次空氣量和誘導(dǎo)比及生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品樣本選擇型號合適的冷梁，并根據(jù)冷梁的熱效率對換熱器的供冷量進(jìn)行校核。

3.2 冷梁配水系統(tǒng)的控制

輸配水系統(tǒng)是冷梁系統(tǒng)的一個重要組成部分。以主動式冷梁為例，由于空調(diào)箱的冷凍水與冷梁的冷凍水的溫度不同，相差較大，所以需要兩套冷水機組，即高溫冷水機組和低溫冷水機組，考慮較好的制冷效果，兩套冷水機組的供回水溫度分別為：7℃/12℃，16℃/19℃。針對文獻(xiàn)中冷梁配水系統(tǒng)的控制圖，發(fā)現(xiàn)其如果低溫水機組發(fā)生故障時，其只能用高溫水機組代替低溫水機組，而其自身失去應(yīng)有的作用，即只有去空調(diào)箱的冷卻水而沒有去冷梁的冷卻水。經(jīng)過改善后，不管哪個冷水機組發(fā)生故障，都能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定的運行。其原理如圖4所示：

正常情況下，兩個機組都正常運行，閥門(1)(2)(3)(4)均關(guān)閉，循環(huán)泵A、B開啟；當(dāng)?shù)蜏乩渌畽C組出現(xiàn)故障時，用高溫冷水水機組來帶動整個系統(tǒng)的運行，閥門(2)(3)(4)開啟，閥門(1)關(guān)閉，循環(huán)泵A、C開啟；當(dāng)高溫冷水機組出現(xiàn)故障時，用低溫冷水機組來帶動整個系統(tǒng)的運行，閥門(1)(4)開啟，閥門(2)(3)關(guān)閉，循環(huán)泵A、B開啟。

正常情況下，高溫水泵將16℃的高溫冷凍水送入冷梁，在房間內(nèi)吸收熱量

后，回水溫度升高，通過回水管進(jìn)入集水器。冷梁供水管安裝有一個電動調(diào)節(jié)閥，由房間溫控器控制電動調(diào)節(jié)閥的開啟度，當(dāng)房間溫度高于設(shè)定值時，增大閥門開啟度；低于設(shè)定值時，減小閥門開啟度，以維持房間內(nèi)溫度恒定。誘導(dǎo)新風(fēng)經(jīng)過空氣處理器處理后通過冷梁送入房間，由于室內(nèi)辦公人數(shù)變化不大，須要的新風(fēng)量基本恒定，所以送風(fēng)機采用定頻運行。

3.3 冷梁預(yù)防結(jié)露控制系統(tǒng)

為了保證冷梁不產(chǎn)生結(jié)露，室內(nèi)空氣相對濕度一般控制在5 0 % 以下， 同時也需安裝結(jié)露預(yù)防控制系統(tǒng)，如圖5所示：

進(jìn)水溫度感應(yīng)器測出進(jìn)入冷梁的冷卻水的溫度t1，溫度控制器通過測出室內(nèi)空氣溫度t2，濕度然后計算出露點溫度，t1與t2在冷吊頂控制器內(nèi)進(jìn)行比較得出偏差e =t1-t2，當(dāng)偏差e 是負(fù)偏差時，則電動閥關(guān)閉，誘導(dǎo)空氣停止冷卻，室內(nèi)溫度升高，冷梁盤管處便不會結(jié)露。

3.4冷梁送風(fēng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)形式的結(jié)合

在大型辦公區(qū)域，可采用冷梁系統(tǒng)+風(fēng)機盤管系統(tǒng)，通過冷梁來消除建筑內(nèi)區(qū)的冷、熱負(fù)荷并為辦公區(qū)域提供充足的新風(fēng)，在外區(qū)利用落地式風(fēng)機盤管來消除窗戶等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱。同時，還可以使排風(fēng)經(jīng)過全熱式能量回收機組對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理(夏季降溫除濕、冬季增溫加濕)，處理后的新風(fēng)再送入各層空調(diào)機房，由冷梁系統(tǒng)送入辦公內(nèi)區(qū)。

四、小結(jié)

由于冷梁系統(tǒng)的安裝方便、節(jié)能、提供更舒適健康的室內(nèi)空氣品質(zhì)等各種優(yōu)點，越來越多的被推廣應(yīng)用起來。根據(jù)安裝的環(huán)境確定冷梁安裝的最佳位置，使氣流組織更加符合人體的舒適要求。冷梁系統(tǒng)的一次風(fēng)可以是全新風(fēng)，也可以是新風(fēng)與部分回風(fēng)的混合風(fēng)。

冷梁系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯，由于提高了冷凍水供水溫度，相應(yīng)地提高了冷水機組的制冷系數(shù)COP值。相關(guān)測試數(shù)據(jù)表明：當(dāng)冷卻水出水溫度保持恒定時，水冷螺桿機組冷凍水出水溫度每降低1℃，制冷量約下降5%，而制冷系數(shù)COP值將下降3%左右。

由于冷梁出風(fēng)速度較小，空氣循環(huán)相對較弱，導(dǎo)致室內(nèi)的降溫速度較慢，降溫延時較長，所以須要提前開機運行。初投資較高，失控時會產(chǎn)生冷凝水，因此，如何有效探測、避免和控制制冷狀態(tài)下吊頂?shù)慕Y(jié)露問題以及一旦失控時如何處理冷凝水是影響冷梁發(fā)展的重要問題。冷梁系統(tǒng)是一個新的課題，需要在實踐中不斷的探討和完善，處理好冷梁的不足之處，冷梁的發(fā)展前景將會越來越好。

某產(chǎn)品舉例及參數(shù)，供大家參考：

系統(tǒng)概念

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