毛细管网辐射空调系统在某别墅中的应用

康 晓

(第一摩码人居建筑工程(北京)有限公司，北京 100000)

1 毛细管网辐射空调系统原理

毛细管网是一种将其末端的细小管道加工成网栅，布置于顶棚、墙面或地面的空调末端换热器。毛细管网以水为媒介，可供冷、供暖。毛细管网辐射空调系统根据植物的叶脉和动物及人体的皮下血管组织进行能量传输的原理，通过仿真模拟而设计研发出来的辐射板系统，相比传统空调系统，舒适度更高，效果更温和。毛细管网常用规格为φ4.3 mm×0.8 mm，间距为20 mm，长度不大于12 m，宽度模数为1 m，材质为无规共聚聚丙烯，用φ20 mm×2.0 mm毛细管作为分集管，连接采用热熔连接。

毛细管网辐射空调系统采用低温热水供暖，高温冷水供冷。毛细管网安装连接如图1所示。

毛细管网辐射空调采用温湿度独立控制方式，毛细管辐射末端承担室内显热负荷，新风系统承担室内潜热负荷[1]。

新风系统采用置换通风形式，新风口设置于地面“下送上回”(如图2所示)。新风通过在地面的新风口，以0.2 m/s～0.5 m/s的风速送入各房间，利用冷空气比重大，热空气小的特点，新风沿地面蔓延形成“新风湖”，人体温度高于室温，低温新风在人体加热作用下上浮，包裹人体，使人始终处于新风环境中，再通过室内上部的集中排风口排出，完全置换通风，杜绝室内新风与污浊空气混和交叉污染，使得室内空气始终保持健康新鲜。

2 毛细管网辐射空调系统优缺点分析

2.1 优点

相比于传统空调系统，毛细管网辐射空调系统的优势主要表现在以下几点。

2.1.1 热舒适度高

毛细管网辐射空调系统通过辐射的方式与室内进行热量交换。辐射换热更加柔和，垂直温差梯度小，温度场分布均匀；新风出口风速低，温度适中，能够避免空调对人体直吹的不舒适感，人体热舒适度更高[2]。

2.1.2 空气品质高

新风机从室外引入新鲜空气，经过初效、中效、高效过滤器，将鲜氧源源不断送入房间内，PM2.5过滤效率达95%。室内无冷凝水导致的潮湿环境滋生细菌，清洁度高。

2.1.3 节能高效

辐射空调系统直接辐射至人体，与传统空调相比，其作用温度可降低1 ℃～2 ℃，在热舒适度不变的情况下，将设计温度提高1 ℃～2 ℃，可降低10%～20%的冷负荷。

毛细管网辐射空调系统是使用高温冷水及低温热水来实现供冷及供暖，使制冷机的性能系数也处于较高水平。当使用地源/水源热泵作为整个毛细管空调系统的冷热源时，毛细管网热效率可以进一步提升，最终辐射制冷系统的节能率可达30%～40%。

2.2 缺点

毛细管网辐射空调系统也存在着一些缺点。

2.2.1 室内空气露点限制其冷却能力

毛细管网辐射空调系统运行过程中，若辐射表面温度低于房间露点温度，室内空气内的水分便会在空调系统辐射表面凝露。露点温度限制了辐射表面温度不能过低，从而限制了辐射表面的供冷量。因此为了降低露点温度，要求双冷源新风机组有较强的除湿能力[3]。

2.2.2 热惯性较大

不同于传统热对流的换热方式，毛细管网辐射系统主要为辐射换热，较为柔和，初次开机时，空调效果较为缓慢，具有较大的热惯性。

2.2.3 初投资较高

目前毛细管网生产厂家少，尤其是进口产品价格较高。双冷源新风机组技术路线多样，尚未完全成熟，相比传统的空调末端系统，初始投资较高。

基于毛细管网辐射空调系统优点及缺点分析及应用，该系统总体是优点大于缺点，目前在住宅中已有广泛的应用。

3 应用实例分析

3.1 工程概况

山东东营市某别墅项目，总建筑面积366.1 m2，地上3层，地下1层，其中地上建筑面积265 m2，地下建筑面积101.2 m2。

3.2 设计方案

本项目采用毛细管网+置换新风空调系统，毛细管网敷设于每层吊顶顶棚，地下1层地面敷设毛细管网用于冬季供暖。风冷热泵机组作为夏季冷源及过渡季冷热源，冬季热源使用市政热力。

每个房间设置地面送风口，新风由双冷源新风机组集中处理，通过地送风管道送至各个送风口[4]。

主要设备情况见表1。

表1 空调系统主要设备表

3.2.1 设计参数

1)夏季室内设计温度为26 ℃，冬季室内设计温度卧室为22 ℃，其他区域为20 ℃，设计冷负荷指标为98.3 W/m2，热负荷指标为79.1 W/m2。

2)夏季风冷热泵为双冷源新风机组和板换供冷水，供回水温度为7 ℃/12 ℃，经板换换热后给毛细管网供冷，供回水温度为18 ℃/21 ℃；冬季市政热力为双冷源新风机组和板换供热水，供回水温度为50 ℃/40 ℃，经板换换热后为毛细管网系统供热，供暖供回水温度为32 ℃/29 ℃。

3)室外新风经过双冷源新风机组过滤、全热回收、深度除湿、再热后送入室内。夏季送风温度为16 ℃～20 ℃，冬季送风温度为20 ℃～22 ℃。室内回风经全热回收与新风充分换热后，排出室外。新风量标准按30 m3/(h·人)或0.5次～0.8次换气次数较大值，新回风比为0.8。

3.2.2 空调水系统

1)2台风冷热泵并联后一回路接入双冷源新风机组，另一回路接入板式换热器。

2)一次水经板换换热后，二次水经过管井，接入每一层的分集水器。水系统原理如图3所示。

更可恶的是，“新版”《经翼》中收录王应麟的《困学纪闻》中的论诗之语，并将书名篡改为《困学纪诗》，又收集了《玉海》中诗类一门，将书名篡改为《玉海纪诗》；还收录了张华的《博物志》等三种小说家言，收录了《禽经》《兽经》《鼠璞》，根本与史学没有任何关系。如此之类，不可枚举。《黄记》校元本《宋提刑洗冤录》中说：“明人喜刻书而又不肯守其旧，故所刻往往戾于古。即如此书，能翻刻之，可谓善矣，而必欲改其卷第，添设条目，何耶？”

3)二次水经分集水器分配至每个空调区域的毛细管网系统。室内毛细管网平面布置如图4所示。

3.2.3 空调新风系统

1)新风机组采用双冷源新风机，新风量为1 000 m3/h。新风经过新风机处理后通过风管管井进入每层的分风箱，再经过地送风管输送至每个房间的地送风口，进入室内(见图5)。

2)房间与公共区域设置通风联通器，公共区设置集中回风口。回风流经连通器，通过每层的回风口进入回风立管，回至新风机组，经过全热回收后排出室外。

3)双冷源热回收新风机组主要功能段包括：a.过滤段，G4+F9+双级静电过滤；b.高效转轮全热回收装置(焓效率大于75%)；c.风机段，提供动力；d.表冷器，用于新风预冷/预热；e.压缩机直膨段，深度除湿；f.高压微雾加湿段。

3.2.4 空调机房布置

1)双冷源新风机组、板式换热器、循环水泵、水处理装置、定压补水系统、智慧控制箱安装于屋顶露台空调机房，风冷热泵安装于机房顶面。

3)补水泵定压0.3 MPa，板式换热器控制二次侧出水温度为18 ℃。

4)主供回水管之间安装压差旁通阀，防止末端全部关闭后损坏水泵。

3.2.5 智慧控制系统

1)每个房间设置露点温控器，露点温控器用于检测室内温度、湿度及毛细管网辐射面的温度，计算露点温度。

2)当露点温控器检测室内温度达到设定温度时，分集水器对应支路电动阀关闭。

3)当露点温控器检测辐射表面温度高于露点温度差值小于2 ℃时，露点温控器控制空调区域对应的分集水器支路电动阀关闭，同时加大新风机的送风量。当差值高于2 ℃时，电动阀开启，双冷源新风机组恢复原运行状态。防结露控制优先温度控制。

4)露点温控器、双冷源新风机组、热泵机组、水泵、补水机组、板换控制系统通过RS458通讯协议连接至机房控制箱，形成物联网络，由智慧控制系统集中控制和调配。

5)智慧控制系统运行状态、运行参数及能耗状况等数据实时传输至智慧平台，手机可安装APP进行系统的设置和操作，历史运行数据可分析并导出[5]。

4 运行效果

系统运行后，露点温控器检测室内温度，上传至平台进行记录，导出数据进行分析。

4.1 制冷季室内温度

以2层客厅为测试区域，7月20日8点开启系统，以7月 20日～7月24日数据进行研究，可以代表制冷剂典型工况。辐射空调系统从7月20日8:00开启，晚上10：00切换至睡眠模式。次日8:00切换至工作模式。工作模式设置室内温度为26 ℃，睡眠模式设置室内温度为28 ℃。

开机前室内温度为31.5 ℃，8：00系统开机后，8:30室内温度降至31.3 ℃，随后室内温度下降速度增快。上午11:00该测点温度为28.8 ℃。至12：00，室内温度下降趋于缓慢，下午16:00～20:00之间由于室外气温波动略有上浮，之后又趋于稳定。22：00系统切换睡眠模式，温度缓慢上升。系统每10 min记录一次数据，测得7月20日数据如图6所示。

7月21日8:00空调系统切换至工作模式，室内温度下降至设定温度，在16:00～20: 00之间略有上浮，变化趋势与7月20日相同。经过一天的供冷，21日空调系统由睡眠模式切换至工作模式后，温度下降速度增加。之后3 d温度与21日基本一致(见图7)。

4.2 运行能耗分析

空气源热泵机组压缩机为变频，其能耗随负荷率变化而变化，制冷季测试空调系统导出7月20日～7月 21日的运行能耗进行分析[6]。由于20日点初始开启系统，能耗不具有代表性，故采用21日～24日的能耗数据进行分析，其能耗统计如下:新风机组单台日均36 kW·h;循环水泵日均18 kW·h，空气源热泵机组日均80 kW·h，其他设备日均5 kW·h，空调系统日均能耗139 kW·h。若假设该能耗数值为制冷季平均值，建筑面积为366.1 m2，折算制冷季运行能耗为0.38 kW·h/m2，按照电费0.52元/(kW·h)计算，制冷季运行费用约为19.7元/m2。

5 结语

随着建筑技术及暖通空调技术的不断发展，毛细管网辐射空调系统技术目前在各地产项目中逐渐广泛应用。但是现有技术仍有提升空间，我们需持续不断进行深入研究与探索，促使其在应用过程中可以进一步降低造价成本，提高运行效率，加快毛细管网辐射空调系统的推广及应用。