地板式送風空調系統在船舶上的應用與展望

付宇 陳雨菲

摘? ? 要：隨著科技的發展，中央空調技術日益進步，地板式送風空調系統以其節能環保、舒適度高等優勢越來越多的使用在陸上建筑中，但目前在船舶上應用較少。本文闡述了地板式送風空調系統的原理、組成、設計要點和難點、系統特點等，旨在通過分析研究開拓地板式送風空調系統在船舶領域的應用，進而提高地板式船用送風空調系統的節能環保和舒適性。

關鍵詞：地板式送風空調系統;船舶;節能

中圖分類號：U664.86 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Prospect and Discussion of Under-floor Air Distribution （UFAD） System in Ship Field

FU Yu，? CHEN Yufei

（ Guangzhou Ship Marine Engineering Corporation， Guangzhou 510250 ）

Abstract： With the development of science and technology， the central air-conditioning technology is improving day by day. The under-floor air distribution （UFAD） system is more and more used in onshore buildings because of its unique advantages of energy saving， environmental protection and comfort improvement， but it is less used in ship field at present. This paper expounds the principle， composition， design points and difficulties， system characteristics. The purpose of this paper is to explore the application of the UFAD system in ship field through analysis and research， and to improve the energy-saving， environmental protection and comfort of the marine air-conditioning system.

Key words： Under-floor air distribution （UFAD） system;? Ship;? Energy saving

1? ? ?前言

地板式送風空調系統起源于歐洲，其主要特點是將傳統空調系統的上送風方式改變為下送風方式，是一種新型的中央空調系統。其具有節能環保、提高空氣品質、降低層高等優點，但目前該種新型中央空調系統在船舶領域的應用幾乎空白。

2? ? 地板式送風空調系統的原理

地板式送風空調系統主要由空調機、終端送風機和活動架空地板三部分組成。

目前在建筑行業普遍采用的室內氣流組織形式分為以下兩種：一種是采用下送風下回風的方式，將架空地板下的空間采用間隔墻分隔為送風區及回風區;另一種是采用下送風上回風的方式，將架空地板下封閉空間作為送風區，利用天花板內的空間作為回風區。架空地板上可以設置可調節風量和風向的調節送風口、插座或者網絡接口等裝置。

2.1? ?下送風下回風方式

下送風下回風空氣流通方式，見圖1所示：室溫空氣經過地板表面安裝的回風格柵或濾網被吸入，經空氣處理機處理后流經終端機內部的熱交換器進行熱量交換，隨后將熱交換后的冷空氣通過風機向上送入艙室內，到達天花板后自然沉降進入艙室與室內空氣混合，然后以層流送風方式進入艙室。

2.2? ?下送風上回風方式

下送風上回風空氣流通方式，見圖2所示：空調主機及控制裝置安裝于專用的空調機艙，根據每個艙室的需要，利用架空地板下的空間形成送風箱，將經過處理的適量的冷氣送到工作區域，利用天花板內的空間形成回風箱，將向上走的高溫氣體回收，加以新風后再利用。這種方式對地板以及天花板的密封性要求較高。

3? ? 地板式送風空調系統的主要部件

地板式送風空調系統的主要部件與傳統空調系統基本相同，主要由冷水機組、干式冷卻器、冷卻塔和水泵等組成。與傳統空調系統不同的主要是末端送風裝置，其末端送風裝置主要是由地板散流器和送風口等組成。

3.1? ?地板散流器

地板式散流器根據氣流流動形式，可分為主動式和被動式兩種：主動式散流器是通過風機送風至房間內部;被動式散流器是利用送風區靜壓箱內的正壓送風至房間內部。

目前在建筑行業廣泛采用的地板式散流器主要有以下三種：

（1）條形地板格柵

條形地板格柵通常用于人員密度較小的區域內，安裝在靠近玻璃幕墻或者外窗的位置;

（2）VAV地板散流器

VAV地板散流器的主要特點是可以保持送風風速的穩定，不隨風量的增加和減少而改變。通常適用于變風量調節空調系統（VAV空調系統）;

（3）旋流式地板散流器

旋流式地板散流器目前在地板式送風系統中的應用最廣。通過這種散流器的艙室內的冷氣可以快速與房間內的空氣混合，使房間內的溫度迅速達到設計溫度。

3.2? ? 地板式送風口

地板式送風口的形式多樣，按照氣流的方向分為旋流型送風口和指向型送風口：旋流型送風口是依靠較大的誘導比將氣流送出;指向型送風口的出口格柵具有一定的角度，出風流量和風向均可根據需要隨時進行調整。

4? ? 地板式送風空調系統設計要點

地板式送風空調系統應用在船舶上，其設計要點主要有以下幾個方面：

4.1? ?地板架空高度

地板架空占用上建的空間，如果高度過高會影響甲板上層高度，降低經濟性;如果高度過低，則無法保證地板上各個送風口均勻地送風。

架空地板高度的確定，需要綜合考慮地板下空調終端設備的尺寸、空氣暢通流動所需空間以及電纜等所需空間;目前使用的架空地板的縫隙難以完全消除，空氣通過地板縫隙的滲漏影響能耗及房間的氣流組織形式，所以架空地板的安裝方式、節點的密封處理是非常關鍵的環節。通常，架空地板的滲透率應不大于空氣總量的5%。

4.2? 送風溫度和風速

地板式送風空調系統在用于夏季制冷時的溫度為17 ℃～19 ℃。采用船舶上建構件作為送風回風道時，由于構件材料的熱惰性，一部分蓄冷量在空調停止制冷后釋放;同時由于構件的蓄熱量，空氣流過架空地板下的靜壓箱時會吸收構件的熱量導致溫度升高。所以在地板式送風空調系統設計時，需考慮空氣沿程的溫度變化。

地板式送風空調系統對于工作區的風速要求，可以參照GB50019-2003《采暖通風與空氣調節設計規范》中的相關規定：夏季室內風速不應大于0.3 m/s。較小的室內風速可以避免風口附近的吹風感，提高舒適度。

4.3? ?房間內垂直溫差的控制

采用地板式送風空調系統的艙室在水平方向的溫度分布比較均勻，但垂直方向的溫度是不相同的。影響垂直方向溫度分布的主要原因是送風射流和室內熱源的分布情況，送風量越小，艙室內垂直方向的溫差越大。在實際設計時，應盡量減小艙室內的溫度梯度。目前在建筑行業，按照國際標準，標高0.1～1.1 m的垂直溫差不得超過3 ℃。

4.4? ?地板式散流器的位置

地板式散流器位置的確定，除了需考慮人員的舒適性外，還要考慮與靜壓箱回風口的距離。通常，為了防止艙室內空氣通過散流器回流至送風區，地板散流器的安裝位置至靜壓箱口的距離應不小于2 m。

5? ? 地板式送風空調系統的特點

5.1? ?布置上節省甲板層高

在建筑行業，采用地板式送風空調系統可以減少8%-10%的建筑高度，既減少了建筑成本也縮短了施工周期;在船舶應用方面也是如此，我國現階段船舶空調系統普遍采用傳統的上送風上回風系統，天花板上需留有一定空間用于布置風管和末端送風裝置，使得上建層高受到影響。大量的風管布置在房間頂部，不但施工和檢修困難，而且影響美觀。以某大型豪華郵輪上層建筑內一個雙人客房為例（見圖3）：采用傳統空調系統，須在天花板上預留300～500 mm的空間安放風管和布風器等末端送風裝置，或者適當加大結構縱桁，預留風管通道;如果采用地板式送風空調系統，則天花板上可節省400 mm左右的空間，而架空地板的高度僅需250 mm，所以采用地板式送風空調系統可在高度上節約150 mm左右的空間。

圖3? 住艙內采用兩種空調系統層高對比

地板式送風空調系統的出風不再需要采用布風器，而是采用地板出風口，出風口的形式多種多樣：按照氣流的方向，分為旋流型和指向型;按照裝置的安裝高度，分為與地面相平的送風口和伸出地面的出風口。

5.2? ?提升空氣品質和人體舒適度

房間的空氣污染層普遍在中上層，傳統的空調系統采用吊頂風管送風的方式，新鮮空氣要經過污染層后送至人員活動區域;而采用下送風方式，則可將空氣中大部分污染物控制在高于人呼吸區的位置，新鮮空氣通過地面送風口直接送至人員活動區域，空氣的品質較高，避免了二次污染。

地板式送風空調系統的風口布置在活動架空地板的表面，便于房間內的人員對風量和風向進行調整。因為地板送風空調系統與傳統空調系統相比的送風溫度較高，一般設為17 ℃～19℃，不但避免了冷量的流失，而且不會出現頭部冷感較強等問題，改善了個人環境的舒適度。

5.3? ?節約能耗

對于傳統的空調送風系統，由于地板下送風區的橫截面積相比于風管的橫截面積大，因此管路阻力產生的壓力損失較小，從而減小了氣體的輸送動力，減少了風機能耗。

熱負荷方面，傳統空調高位送風的冷空氣下行與空氣房間內向上流動的熱空氣混合后才能到達人員停留的空間，使得供冷時的溫度需要更低、能耗更高;采用地板式空調送風系統可以很大程度上避免這一問題，房間內的熱空氣直接進入回風口，減少了與冷空氣的接觸，對于類似從房間內的燈具所產生的熱量還未向下流動到達人員所在區域就被排出，使得房間內總的冷負荷減少，進而減小了制冷機組所需的制冷量，節能環保的同時又可以減少投資成本。有數據表明，地下送風空調系統的顯熱僅占傳統空調系統顯熱的64%。

在春秋季過度季節，由于地板式送風空調系統本身的送風溫度較高，可以延長室外新風的使用時間，從而減少機組的開機時間，達到節能環保的目的。

6? ? 地板式送風空調系統的技術難點

地板式空調系統初期投資成本較高，對設計和施工的要求也較高。比如，對架空地板的密封性、地板下活動空間的潔凈度等要求都比較高。地板式空調送風系統的終端機直接安裝在房間內，其供職狀態和質量將直接影響室內的噪音和空氣的質量，因此需要日常的維護和保養。

地板式送風空調系統目前在船舶行業還缺乏參考資料和規范法規等指導文件，因此還需要業內專家和研究人員對在船舶領域的設計和應用進一步完善。

7? ? 在船舶上的應用前景

近年來，內河游覽船日益增多，對游覽船的外觀要求也越來越高，不少船舶采用全透明鋼化玻璃作為外部材料，類似玻璃幕墻建筑。采用地板式送風空調系統無需布置風管，不僅滿足外觀上的需求，冷卻的氣流沿幕墻玻璃向上運動到達天花板后自然沉降進入房間，阻隔通過玻璃傳入的熱量，制冷效果更好。

地板式送風空調系統在世界各國被廣泛應用于公共建筑、醫院和政府大樓等建筑，其節能效果顯著、制冷效果良好。但目前在我國船舶領域地板式送風空調系統的應用幾近空白。隨著造船工業的不斷發展及近年來一系列國際新標準的相繼出臺，低碳、環保、無污染日益受到業界關注，地板式送風空調系統以其良好的節能效果將成為一項新型綠色船舶技術，加上其噪音小、制冷速度快、舒適度高等優點可以廣泛使用于大型豪華郵輪、游覽船等。

參考文獻

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