辐射供冷与空调结合的节能新模式
2025-11-12

随着全球能源消耗持续增长和气候变化问题日益严峻,建筑领域的节能技术成为研究热点。在众多建筑用能系统中,空调系统的能耗占比尤为突出,尤其是在夏季制冷需求旺盛的地区。传统的空调系统多采用全空气或风机盘管加新风的方式,虽然技术成熟,但存在能耗高、热舒适性差、易产生冷凝水等问题。近年来,一种将辐射供冷与传统空调系统相结合的新型节能模式逐渐受到关注,并在实际工程中展现出显著的节能潜力和优越的室内环境品质。

辐射供冷系统主要通过安装在顶棚、墙面或地面的辐射板,以辐射换热的方式吸收人体和室内物体的热量,从而实现降温。与传统的对流式空调不同,辐射供冷更接近人体自然散热方式,能够提供更为均匀、柔和的温度场,减少吹风感,提升热舒适性。同时,由于辐射板工作温度通常高于传统空调的送风温度(一般为16~18℃),可有效避免结露风险,并允许使用更高温度的冷源,如自然冷却水或地源热泵的低温出水,从而显著降低制冷机组的能耗。

然而,辐射供冷系统也存在局限性。它无法独立处理室内的湿负荷,特别是在高湿度地区,若不加以控制,容易导致表面结露,影响系统安全运行。此外,辐射系统响应速度较慢,调节灵活性不足,难以应对突发的负荷变化。因此,单纯依赖辐射供冷难以满足全天候、全工况的空调需求。

为克服上述问题,研究人员提出了“辐射供冷+独立新风系统”的复合模式。该模式将辐射系统专注于显热负荷的处理,而由独立的新风系统承担全部潜热负荷(即除湿任务)以及部分显热负荷。新风经过深度除湿处理后送入室内,既保证了室内空气品质,又有效控制了相对湿度,防止辐射表面结露。这种分工明确的协同运行机制,充分发挥了两种技术的优势:辐射系统高效处理显热,新风系统精准控湿,整体系统能效显著提升。

在实际应用中,该复合系统常与多种节能技术集成,进一步优化性能。例如,结合溶液除湿技术的新风预处理,可在高温高湿环境下实现高效低能耗除湿;利用地源热泵冷却塔+板式换热器作为冷源,提供稳定且温度适宜的冷水,提高系统整体COP(性能系数);配合智能控制系统,根据室内外温湿度、人员 occupancy 和太阳辐射等参数动态调节供水温度、新风量和运行模式,实现按需供能,避免过度制冷。

从能效角度看,辐射供冷与空调结合的系统相比传统全空气系统可节能30%以上。某办公建筑的实际运行数据显示,在夏季典型工况下,复合系统的制冷能耗仅为传统系统的65%,同时室内PMV(预测平均投票)指数维持在-0.5至+0.5之间,热舒适性明显改善。此外,由于减少了风管系统和风机数量,建筑层高得以节省,初投资和维护成本也相应降低。

当然,该模式的推广应用仍面临一些挑战。首先是设计复杂度较高,需精确计算围护结构得热、人员设备负荷及湿度控制要求,确保系统匹配合理;其次是施工精度要求高,辐射板安装需与建筑结构、装修协调,避免后期维修困难;再者,公众对辐射制冷的认知尚不充分,担心“冷辐射”对人体健康的影响,需加强科普宣传。

展望未来,随着绿色建筑标准的不断提高和“双碳”目标的推进,辐射供冷与空调结合的节能新模式将在商业办公、数据中心、医院、学校等对舒适性和能效要求较高的建筑中得到更广泛应用。通过与可再生能源、智能控制、建筑信息模型(BIM)等技术深度融合,这一系统有望成为下一代高效低碳 HVAC(暖通空调)解决方案的核心组成部分。

总之,辐射供冷与空调系统的有机结合,不仅突破了传统空调的技术瓶颈,更代表了一种以人为本、高效节能的建筑环境营造理念。在追求可持续发展的今天,这种创新模式正逐步从理论走向实践,为构建绿色、健康、智慧的建筑空间提供有力支撑。

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