室内空气治理探索-------以新型制冷吊顶系统应用为例

室内空气治理探索 -------以新型制冷吊顶系统应用为例

侯清扬

浙江 杭州 310000

摘要：本文阐述了室内空气污染的现状特征，以及治理的紧迫性，以传统空调二次污染的普遍性和严重性为出发点，通过对新型制冷吊顶制冷系统替代传统空调制冷的节能优势、环保优势和舒适优势等进行分析比较，对天冷结构制冷系统---------一种新型制冷吊顶在家庭住宅、办公写字楼、商用宾馆等场所治理室内空气污染的重要性、广泛性、可行性及应用前景进行了探索。

关键词：天冷结构；制冷吊顶；辐射供冷；节能环保

1 引言

炎热的夏天，空调无疑是我们最好的朋友。然而漫长的夏季，室内总是开着空调，而空调制冷的二次污染已成为导致室内空气污染的主要原因之一！

公共场合使用的大型中央空调，小型办公场所及家庭使用的分体式空调、柜式空调和小型中央空调的卫生问题，已经与我们快速发展的社会经济和不断提供的生活水平完全不相适应了。室内空气净化和治理已经列入国家863计划项目，也是广大老百姓所重视的生活问题。其实早在2003年后，国家有关部门就颁布了《公共场所集中空调系统卫生规范》、《空调通风系统清洁规范》和《空调通风系统运行管理规范》等一系列文件，可见国家对空调卫生的重视。

首先需要了解的是为什么说空调会从温度管控电器变为家庭空气污染源。夏天空调开启的频率很高，但由于经常有空气在其中流通，在经过一些区域时，空气内的脏东西会被留下来。而夏天许多地区往往都多雨，空气湿度较高，这样的天气最适合成为霉菌的温床。因此如果不常做清洁，在夏天打开空调时就有可能闻到一股霉味。

不仅仅是霉菌，夏天的高温环境其实也是细菌最适合的生长环境，导致空调内与空气中细菌滋生。同时兼具高温、高湿度的夏天，如果长期处于密闭的空气环境下，对身体的危害就相当大了。那些抵抗力较弱的儿童、老人、孕妇等敏感人群，更加容易受到室内污染空气的影响。

2 室内空气治理的现状

2.1 室内空气污染具有以下三方面特征：
（1）累积性 室内环境是相对封闭的空间，其污染形成的特征之一是累积性。从污染物进入室内导致浓度升高，到排出室外浓度渐趋于零，大都需要经过较长的时间。室内的各种物品，包括建筑装饰材料、家具、地毯、复印机、打印机等都可以释放出一定的化学物质，如不采取有效措施，他们将在室内逐渐累积，导致污染物浓度增大，构成对人体的危害。
（2）长期性 一 些调查表明，人们大部分时间处于室内，即使浓度很低的污染物，在长期作用于人体后，也会对人体健康产生不利影响。因此，长期性也是室内污染的重要特征之一。
（3）多样性 室内空气污染的多样性既包括污染物种类的多样性，又包括室内污染物来源的多样性。室内空气中存在的污染物既有生物性污染物，如细菌等；化学性污染物，如甲醛、氨、苯、甲苯、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等；还有放射性污染物，如氡及其子体。

2.2 室内空调二次污染的清洁方法

空调长时间开着，本身就会造成污染的，空调长期运行又没有定期清洗消毒的话，大量灰尘、微生物及放射性粒子漂浮在空中，慢慢积累在空调的散热片上，再加上空调内部潮湿环境和空调运转时适宜的温度，导致病菌大量繁殖。所以要注意清洗空调滤网以及散热片。一般空调滤网容易拆卸，也容易清洗。而分体式空调和柜式空调的散热片，及中央空调的风机盘管很难清洗，也可以说几乎无法清洗。每年夏天，为了避免炎热天气的折磨，只好妥协的接受难闻的冷空调的恩赐。

然而冬天，为了避免寒冷的折磨，很多家庭不再妥协接受难闻的空调，而是采用了地暖，坚决淘汰了二次污染的空调取暖的方式。

3 一种新型制冷吊顶--天冷结构制冷系统的诞生

物质的热胀冷缩原理，热空气自然上升，而冷空气会自然下降。冬天可以采用地暖淘汰空调取暖，夏天为什么不用天冷淘汰空调制冷呢？一种新型制冷吊顶--天冷结构制冷系统油然而生。

一种天冷结构制冷系统，涉及制冷设备技术领域，包括吊顶龙骨，所述吊顶龙骨通过吊杆与屋顶连接，所述吊顶龙骨上安装有保温板和装饰板，所述保温板和所述装饰板之间安装有盘管，所述盘管与制冷设备连接，通过盘管的设置，需要对房间内进行制冷时，制冷设备将盘管内的介质温度降低，从而对室内实现自然降温功能，避免了传统空调制冷时导致的空气污染的问题，并且，盘管覆盖面积较大，实现了室内的均匀降温，体感更为舒适。

图1 一种天冷结构

一种天冷结构如图1，其特征在于：包括吊顶龙骨（2），所述吊顶龙骨（2）通过吊杆（1）与屋顶连接，所述吊顶龙骨（2）上安装有保温板（4）和装饰板（3），所述保温板（4）和所述装饰板（3）之间安装有盘管（5），所述盘管（5）与制冷设备连接。

当冷媒水流经辐射吊顶板内盘管时，辐射板的表面温度降低，使得板表面温度低于室温，热量通过辐射从高能级的物体直接传给低能级的物体，从而达到制冷效果。系统运行时辐射换热量占总热交换量的比例一般来说能达到45%以上。由于辐射换热的比例高，房间内所有表面将直接被冷却下来，使得室内平均辐射温度较低，同时降低了室内垂直温度梯度，提供了较高的人体的舒适度，这种辐射效果能够使体感温度比实际温度低约2℃。辐射吊顶管路内的供/回水温度可设计为16/19℃。

4 天冷结构制冷系统的优势

4.1 节能优势

① 在制冷吊顶冷辐射作用下，人体的实感温度会比室内空气温度约低2℃，与传统空调系统相比，采用天冷结构系统的室内设计温度可以高一些，从而减少了计算冷负荷。室内设计温度比传统的鼓风式空调系统高2~3℃，从理论上讲，可节能20%~30%，具有可观的节能效益。

② 由于制冷吊顶所用冷媒温度高，这可以提高制冷机的制冷系数，大大减少制冷机的能耗，同时为低温的地面水、地下水等自然冷源的使用提高了可能性；而且在冬夏两季与地暖系统可以共用一套主机系统，可以节省建筑物用在采暖和制冷上的初始投资，又可推进冷热一体化的热泵装置的应用；在一年较长的过渡季，制冷机可以不运行，可以采用自然冷水循环系统降温制冷。

③ 制冷吊顶系统具有“自调节”功能。由于制冷吊顶系统的冷却能力随制冷吊顶辐射表面与室内空气温度之间的温差的增加而增加，随温差的减少而减少，所以当室外气温升高时,室内气温也开始随之升高，此时冷辐射面板的工作温差加大，冷辐射的制冷量会随之增加，反之亦然。

4.2 舒适度优势：

人体通过空气对流、表面热辐射以及与空气间的湿量交换调节来感受体表附近环境温度。人体的散热方式比例，辐射40%，对流25%，潜热35%。主要靠辐射传热改变环境温度，其中，辐射占45%，对流占30%，潜热占25%，传统空调主要靠空气对流带走热量，其中，辐射占15%，对流占60%，潜热占25%。冷辐射吊顶系统接近人体散热的比例，更贴近人体的传热方式。

冷辐射吊顶系统能够创造一个恒温、恒静、恒洁的室内环境。

1. 恒温

冷辐射吊顶系统具有自调节的功能，其制冷量在一定范围内随着负荷的变化而变化，这一性能使得房间温度比较稳定，可以让室内温度保持在21-23度之间，温差在2度左右，室内水平方向的温度分布较为均匀，基本无温差，不会有冷热不均的现象，人体体表感觉舒适高。使用时室内只需要送入一定量的新风，送风量少，风速低，人体无吹风感。

传统空调开启时，室内温度一般在18-25度之间，温差在5-7度左右，温差大。室内气流速度快，虽可以增加人体的对流、蒸发散热，有利于人体热平衡，但气流速度过快，吹风感强，造成人体不适。

2. 恒静

由于冷辐射吊顶系统室内无运行部件，噪声很小，基本可忽略，非常安静。

传统空调因为室内机运行造成室内噪音有30-50分贝，夜间可能影响睡眠。

3. 恒洁

传统空调工作时，空气经过空调室内机的散热片或风机盘管进行热交换，室内机里就会产生污垢，并滋生细菌，而且难以清洁，从而对空气造成二次污染。

冷辐射吊顶系统不会产生污垢，即使使用较长时间后制冷吊顶表面有少量灰尘，也极易处理，一擦就干净，始终可以呼吸到恒洁的空气。

5 天冷结构制冷系统的应用性探索

天冷结构制冷系统最大的特点是输送冷媒的热交换盘管在吊顶上无任何接口，吊顶上不存在漏液维修等情况。冷媒盘管采用卡扣式安装，施工方便快捷，成本较低。天冷结构制冷系统既适用于拆卸式制冷吊顶，也适用于固定式制冷吊顶，可以普遍适用于家庭、写字楼、宾馆等各种场所的制冷吊顶冷辐射系统的设计。

虽然吊顶冷辐射系统具有节能、舒适等突出优势，但也有局限性，具体表现在结露问题：当表面温度低于空气露点温度时，吊顶冷辐射般也会产生结露，影响室内卫生条件。在潮湿地区，室外空气进入室内会增大结露的可能性，因此对门窗密闭性等级要求较高。

关于揭露问题解决的办法可以采用：安装新风系统，避免使用制冷吊顶时开窗换气；夏天使用制冷吊顶时不要频繁开关设备，以免吊顶表面极冷即热经常出现结露问题；吊顶不宜采用表面太光滑的材料，减少揭露的可能。

6 小结

随着人类对舒适性要求的不断提高和空调技术的不断发展，制冷吊顶冷辐射系统以其能耗低、噪声低、舒适性高的突出优势，在种类繁多的空调末端设备当中脱颖而出，随着技术的不断进步将得到越来越广泛的认可和应用。但单纯的冷辐射吊顶不能满足室内人员对新鲜空气的需求，且冷辐射表面容易结露。冷辐射吊顶需要与特定的机械送风方式，如新风系统的结合使用，才能更好地解决其局限性问题，但吊顶冷辐射系统无论从系统的安全性、舒适性还是节能性上考虑，都有着很多优势，有着巨大的发展潜力，将是今后空调末端发展的方向之一，值得深入研究。

参考文献：

[1]朱鸿志. 独立新风与吊顶冷辐射板相结合的新型空调系统研究[D].南京理工大学,2009.

[2]钱锋. 冷辐射吊顶+独立新风空调系统的CFD模拟研究——新型空调系统在居室中的运用[J]. 住宅科技,2010,12:22-26.

[3]左涛,万嘉凤,许宏禊.独立新风加吊顶冷辐射板空调系统的节能性及与气候的相关性[J].暖通空调, 2008,38(6):150-152

作者简介：侯清扬（2003），男，杭州外国语学校，高三学生，已申请了“一种天冷结构”实用新型发明创造专利（申请号：202121859646.7）