1 前言

　　在建筑中使用空调越来越普遍的今天，传统的空调设备和系统存在着两个主要问题，一是空调系统耗能较多，因此带来一系列的能源、环境问题，不利于社会可持续发展；二是长期工作和生活在空调环境中的人，由于新鲜空气少、室内空气品质较差，对身体健康产生不良影响，此外还有吹风感等热舒适问题。因此，全新意义上的“节能、健康、舒适”的空调设备和系统成为整个行业追求的目标，水源辐射供冷、供热吊顶系统 (hydraulic radiant cooling/heating ceiling system）便是其中之一。

　　水源辐射的空调方式可能是人类最古老的室内热环境调节手段，最近科学家在土耳其东部的库尔德人聚居区遗址中发现，几千年前人类就知道在夏季将溪水引入建筑屋顶下的夹层中，通过冷却屋面而达到为室内降温的目的。在二十世纪，水源辐射空调方式再次出现，特别是在八十年代中后期，多种水源辐射空调系统形式在欧洲出现，并在一些工程实践中得到应用。由于这种系统可提供较高水平的舒适环境，并在初投资和运行费用上有一定的优势，特别是由于水温和室内空气温度之间的差别较小，因此可以使得冷机、热泵机组能在较高能效比（COP）下运行，甚至可以直接利用自然冷源、热源，因此这类水源辐射空调系统得到国外制造厂商和科学家们的关注。

　　辐射吊顶是这类系统中的代表，一般来说，水流经特殊制成的吊顶板内的通道，并与吊顶板换热，吊顶板表面再通过对流和辐射的作用与室内换热，通过控制吊顶板表面温度而达到控制室内热环境的目的。从吊顶板的结构来说，一般采用的是所谓“三明治”结构，即中间是水管，上面是保温材料和上盖板，下面是吊顶表面板。从材料讲，吊顶板一般采用金属材料，如钢，水管可采用金属材料，如铜，也可采用非金属材料，例如塑料。图1中介绍了几种欧洲的典型辐射吊顶板产品。由于其结构的限制，从水到室内的传热过程存在一定的障碍，虽然选择金属材料可适当降低传热热阻、提高系统承压能力等，但又带来重量大、成本高等问题，因此辐射吊顶系统尚未被普遍接受。另一方面，由于辐射吊顶必须工作在干工况，即夏季供冷时吊顶表面绝不允许结露，因此其适用条件比较苛刻，要求设计计算准确；此外，这类辐射吊顶系统必须配备专门的通风系统和空气处理装置，从而保证室内基本卫生要求，并除去室内产湿量，保证吊顶表面不结露，因此整个系统较复杂，对设计和运行管理水平要求较高。

图1 几种典型的欧洲辐射吊顶板产品结构
 

　　另一方面，我国广大地区四季分明，随着经济发展，既要求空调又要求供热的建筑越来越多，非常希望有一种能实现供热和空调末端统一的系统形式，辐射吊顶系统正是一种选择。本文介绍了由清华大学建筑环境与设备研究所和清华同方研发中心共同研制开发的新型辐射吊顶系统及其设备，由于该系统具有健康、舒适、节能、安静、经济等特点，并可应用于办公商业建筑与住宅中，因此是传统供热空调系统更新换代的理想选择。

　　2 技术方案

　　本文介绍的辐射吊顶系统的技术方案，包括新型辐射吊顶板末端装置、内循环辐射吊顶供冷、供热系统形式，以及与之配套的专用空气处理和换热机组等三方面的内容。

　　2.1 辐射吊顶板末端装置

　　针对国外现有技术中存在的问题，弥补我国在这一技术领域中的空白，笔者提出了一种带有通风末端的模块式辐射供冷、供热吊顶板。这种将通风末端和辐射吊顶集成的模块式吊顶板，将供冷、供热和通风三者的末端装置全部统一，使得空调系统相应简化，成本降低。另一方面，由于将通风末端和辐射吊顶结合，可对吊顶表面及其附近区域实现有效的控制，在增强换热的同时，更可靠的保证吊顶表面不发生结露现象。

　　具体而言，就是以硬聚氯乙烯PVC为原材料制造标准的吊顶板模块，其上设有相对独立的水通道和风通道—在吊顶板中部设有独立的空腔，水得以在其中流动并换热，从而达到向室内供冷、供热的目的（夏季通水温度约为17℃，冬季约为35℃）；而在吊顶板的四周区域另设有空腔，使得空气得以流动，而吊顶板向室内一侧表面开有孔洞，实现向室内的送风。图2给出了这一吊顶板的结构示意图。