毛细管网平面辐射空调系统应用与推广

ＳｐｅｃｉａｌＰｌａｎｎｉｎｇ

特别策划

毛细管网平面辐射空调系统应用与推广

天津市汇森房地产开发有限公司

任

杰＊

兰

海

周井明

本文阐述了当前中国面临能源短缺的现状，在此情况下提出了采用毛细管网平面辐

射空调系统优缺点，通过在天津富水一方项目的实际应用情况介绍和分析，提出在中国有广泛的市场应用前景。

摘要

１．２优缺点

毛细管网空调系统的优势是非常明显的，但同时也存在着一定的弊端。

关键词能源短缺节能毛细管网空调系统

１．２．１优势

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＤｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅＡｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅＰｌａｎａｒＲａｄｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣａｐｉｌｌａｒｙＮｅｔ

ＢｙＲｅｎＪｉｅ，ＬａｎＨａｉａｎｄＺｈｏｕＪｉｎｇｍｉｎｇ

１．最高效节能：毛细管网有极大的散

热表面积，热交换效率高，采暖时只需要系统内的水温达到２８￣３２℃，制冷时只需要系统内水温达到１６￣１８℃，管网表面与室内空气温差小可以有效节能。毛细管网与低温地源／水源热泵联合使用可以达到最高热效率，比传统中央空调节能７０％以上。

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｔｅｘｔｅｌａｂｏｒａｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔＣｈｉｎａｆａｃｅｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙ

ｒｕｎｓｈｏｒｔ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｅａｄｏｐｔｉｏｎｃａｐｉｌｌａｒｙｎｅｔｐｌａｎａｒｒａｄｉａｔｉｏｎａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｍｅｒｉｔａｎｄｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇａｎｄｐａｓｓｉｎＴｉａｎｊｉｎ“ＲｉｃｈＷａｔｅｒＯｎｅＳｑｕａｒｅＩｔｅｍ”ｏｆａｃｔｕａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｎＣｈｉｎａｔｏｈａｖｅａｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｍａｒｋｅｔａｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ．

ＫｅｙｗｏｒｄｓＴｈｅｅｎｅｒｇｙｂｅｍｉｓｓｉｎｇ，Ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｏｎｅｎｅｒｇｙ，Ｃａｐｉｌｌａｒｙｎｅｔ，Ａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

２．极高舒适度：以辐射方式采暖制

轻柔安静，没有空气流冷，室内温度均匀、

动和设备噪声。加热制冷速度快，一般在８

个能源问题是很有意义的。欧美等科技发分钟左右，而普通地板辐射采暖预热时间需要３小时以上。

０

引言

达国家对此已经进行多年的研究，我们可以充分利用国际资源研究成果来解决这些问题。其中毛细管网空调末端对我国实际情况有很大的研究和使用价值。

全球气候变暖、能源短缺等这些世界性的问题似乎离我们很遥远，其实不然。随着中国改革开放的不断深入和发展，中国经济得到了高速增长，但同时需要大量的能源供给和排放温室气体，能源供应与消费之间的矛盾日益突出，环境质量日趋恶化，并已经成为制约我国经济和社会进一步发展的最大障碍。因保护环境作为我此，国家已把节约能源、

国实现可持续发展的基本国策。为了保持我国的可持续发展，必须对以上问题加以充分考虑和解决。

我国正处于城市化进程中的发展阶段，全国城市建筑的建设正在全面进行中，其能源的消耗是巨大的，建筑内的夏季制冷、冬季供热是一个长期而大量的能源消耗过程，能解决这部分的能耗问题对于整

３．最节省空间：毛细管网的安装厚度

小于５ｍｍ，充满水的重量约９００ｋ／ｍ２，可以灵活敷设在天花板、地面或墙壁上，不仅适合于新建筑，在旧建筑原有基础上也可以安装，不会给建筑物增加荷载，安装极为方便。譬如一座２０层的使用传统中央空调的大厦，如果使用毛细管网能节省出３层空间，产生巨大的经济效益。

１

１．１

毛细管网辐射空调系统

原理

原理与优缺点

毛细管网模拟叶脉和人体的毛细血管机制，由外径为３．５￣５．０ｍｍ（壁厚长度为１￣６ｍ的的毛细管构成，０．９ｍｍ）、

毛细管间距１５￣３０ｍｍ，一端与出水支管（外径２０ｍｍ）连接，一端与出水支管（外径２０ｍｍ）连接，形成网栅，网栅宽度据房间尺寸定制，最大１０００ｍｍ。毛细管网平面辐射空调集供暖制冷于一体，是目前最高端的空调技术，以水作为介质传递热量，以辐射方式调节室内温度。

４．绿色环保：系统封闭运行，不产生

废水废气污染。原料卫生无毒，可以回收再循环使用。

＊任杰，１９８１年１２月生，副总工程师

地址：天津市河北区万柳村大街富方园小区６－３０汇森公司

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小，很容易造成堵塞，这就要求尽量设计合理的小循环系统，并且在供水系统上加装过滤器；长期运行管道内滋生生物粘泥阻塞毛细管，确定系统不漏不渗后可加入除氧剂或防冻液，破坏生物生长环境；还需要经常维护，必要时采用机械脱氧除渣。

的。夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温；冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖。

毛细管网安装在房间顶棚或墙面等处，形成平面空调末端系统。

夏季供回水设计温度为１６／１９℃；冬季供回水设计温度为３５／３１℃。可以柔和地向室内供冷供热。为了保证辐射末端系统在夏季不结露及人员对新风的需求，我们设计了一套独立新排风系统。

独立新风系统除了向室内提供新鮮、洁净的新风外，还要担任除湿／加湿功能。在夏季梅雨季节里，空气中的湿度会很大，相对湿度能达到７０％￣８０％以上。这种情况下很可能会发生结露现象，给毛细管辐射制冷系统的安全运行带来很大隐患，所以要对室内空气进行除湿。新风系统向房间送入经过降温降湿处理的干燥空气，从而实现人员对新风量的需求和房间内湿度的精确控制。将房间内的相对湿度控制在

５．寿命长久：系统低温低压运行，避

免高温高压带来的管路破坏，内壁不产生水垢。系统完全采用ＰＰ－Ｒ、红铜等防腐蚀材料，并且通过合金钢热交换器与主循环隔开，氧气渗透不会导致腐蚀或淤积堵塞现象。优质的ＰＰ－Ｒ毛细管网常温常压下使用５０年也能保持如新。

６．免维修：一般每片管网在出厂前都

要经过１０倍工作压力（２ＭＰａ）的长时间严格测试，安装完成后还要用１ＭＰａ压力对整个系统进行测试，当时如果出现漏点可以用热熔焊接方式安全修复。日常使用一般不会有损坏，可免维修。

２

２．１

工程实例

工程概况

由天津汇森房地产开发有限公司开发的住宅小区项目被建设部评为“富水一方”

全国重点绿色节能示范项目，此示范工程将包括１￣１８＃商品房。该项目位于河北区建昌道小红星路１４＃，该工程规划总建筑面积１７．９３万ｍ２。其中住宅建筑面积

１．２．２不足之处

任何事物都有好的一面，也有不足的地方。虽然毛细管空调末端在夏季制冷时供水温度已经提升到１６℃，但由于夏季湿度相对较大，空调系统夏季制冷必然产生结露问题，这是客观存在的，为解决此问题，就必须要配备相应的新风系统以达到除湿的目的。为了有效地检测到不同区域的新风量需求，就必须要在每个区域设置露点探测器装置，由此也就必须要相应增加电磁阀及电路控制系统。否则，当相对湿度超过６０％时，有毛细管网的地方必然会产生结露现象，也就必然会流出水来，我认为这一点是最大的弊端。

此外，由于毛细管空调末端是世界先进高科技产品，用户在使用过程中，有几个方面值得注意：

１７．２８万ｍ２，公建建筑面积０．６５万ｍ２，建

筑密度１７％，容积率２．７，规划建筑多为高层、多层，全部采用超三步节能设计。

２．２２．２．１

项目具体节能技术围护结构

外墙、分户墙为钢筋砼实体墙，厚度本工程非承重墙为加气２５０ｍｍ，２００ｍｍ。

砼砌块墙，厚度２５０ｍｍ。外墙外侧贴

６０％以下，并选用全热回收装置，回收室

内排风的能量对室外新风进行预热／预冷冬季处理，从而减少新风除湿机组的能耗。需要对新风加湿，以满足室内舒适度要求。

在温湿度独立控制空调系统中，新风不仅承担排除室内ＣＯ２和ＶＯＣ等卫生方面的要求，还要起到调节室内湿环境的作用；采用另外独立的系统夏季产生１７￣２０℃冷水、冬季产生３２￣４０℃的热水送入室内干式末端装置，承担室内显热负荷。

采用两套独立的系统分别控制和调节室内湿度和温度，从而避免了常规系统中温湿度联合处理所带来的能源浪费和空气品质的降低；由新风来调节湿度，显热末端调节温度，可满足房间热湿比不断变化的要求，避免了室内湿度过高过低的现象。

本工程每个房间均送入了相应的新风量，采用此种形式有效地解决了上述毛细管网空调末端必须要配合新风系统的不足之处，而且使室内达到了恒温恒湿的效果，提高了空气质量，满足了室内舒适度的要求。

７０ｍｍ厚挤塑保温板，楼梯间内侧抹３０ｍｍ厚聚苯颗粒保温砂浆。

外檐窗：采用断桥铝合金单反Ｌｏｗ－ｅ玻璃平开窗，传热系数为２．４５Ｗ／Ｋ（ｍ２ ）。阳台窗：采用断桥铝合金单反Ｌｏｗ－ｅ玻璃平开窗，传热系数为２．４５Ｗ／Ｋ（ｍ２ ）。外门：居住建筑楼梯间入口处的外门，采用自闭保温门。外门透明部分的传热系数≤

１．由于毛细管网间距很小，很密集，

在有其铺设的地方，决不能钉东西或打孔，否则很容易破坏管网，使其中循环水喷洒出来，造成不必要的损失；

４．００Ｗ／Ｋ（ｍ２ ）；不透明部分的传热系数≤

入户单元门采用钢制保温１．５０Ｗ／Ｋ（ｍ２ ）。门，传热系数≤１．５Ｗ／Ｋ（ｍ２ ）。

屋面保温隔热：全部住宅屋面保温层为１２０ｍｍ厚聚苯保温板。传热系数下降

２．毛细管网空调末端必须要配备室

内集分水器使用，这会占用室内空间，而且其中流量计、调节阀较多，务必请专业人员进行维护。

３７．５％￣３３．３％［（０．８－０．５）／０．８＝３７．５％，

（０．６－０．４）／０．６＝３３．３％］。

３．毛细管网由于其结构特性管径很２．２．２制冷供热系统

冷热源：每栋楼独立设置地源热泵及新风置换系统。

空调末端形式：采用毛细管平面辐射式空调末端＋带除湿／加湿与热回收的新风系统。居室内采用分户计量办法，按冷热负荷进行收费，并在室内南北两侧安装温控阀，便于根据实际室温自行调节。

土壤源热泵系统，就是利用地下浅层土壤能量，通过地下埋管管内的循环介质

图为室内集分水器

２．３应用经验

本项目１２万ｍ２空调系统由垂直埋管式地源热泵系统及毛细管平面空调系统＋溶液调湿置换送风系统构成，不同于常规空调，典型的温湿度独立控制系统。该地源热泵系统及毛细管辐射末端夏季对建筑物供冷，冬季对建筑物供暖。而溶液调湿置换送风系统夏季对室内除湿，冬季对室内加湿。

与土壤进行闭式热交换达到供冷供热目

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２．３．１

空调系统

统启动，通过溶液模块的热回收及溶液的吸湿对送入室内的新风进行冷却、除湿，满足室内新风及除湿要求；冬季供暖期间，溶液调湿置换送风系统启动，通过溶液模块的热回收功能及溶液的加湿对送入室内的新风进行升温、加湿，满足室内新风及湿度要求；过渡季节，溶液调湿置换送风系统只启动两台风机，对室内进行通风。

机内设双压机系统，根据送风相对湿度来调节压缩机的工作数量及启停，保持溶液调湿机的高效运行。

新风通过送风竖井送至建筑各层的小静压箱内，而后通过送风支管送至各房间的地板送风口；通过各房间门头上的消声回风口将回风引导至回风竖井的回风口，统一通过溶液除湿机组进行全热回收后排到室外。

特别策划

每栋楼独立系统，设集中冷热源，楼内各户采用并联方式，各户自成供回环路。各户设温控器、露点控制器、电动二通阀及流量调节阀。根据户主需求可以自行设定室内温度，室内温控器监测室内温度，控制水路通断阀的关闭、开启，进行室内温度控制；同时，各户进水管设流量调节阀，用户可以通过调节流量达到室内需求温度。

防结露保护：在每户最容易结露的房间安装露点探测器，当房间湿度较大接近露点时，自动切断水系统电动阀，作为防结露保护。

后，热电厂的废水不会白白排放。

并且此空调末端系统因其构造和性能没有风机，可以节省一部分常规风机盘管系统的风机能耗。这部分能耗的节省虽然不是非常的显著，但其节省了宝贵电能的特点已经体现出来了。

毛细管网如果实现国产化并大规模生产，将大大降低生产和使用成本，为大面积推广应用提供可能。目前，毛细管网产品已经通过了建设部科技发展促进中心的科技成果评估，得到建设部科技发展促进中心、住宅产业中心的大力推广，得到了市科委的支持。毛细管网已经在世界各地广泛应用，国内也已经在国奥村这种国家重点工程中应用，在北京及其他大城市已经完成和正在进行大量示范工程。在天津，汇森的项目是第一个采用毛细管网空调末端的项目，直到现在也只有一个项目在效仿这种方式，在国内也是为数不多的将毛细管末端系统运用在住宅小区中的项目。相信在不久的将来，毛细管网平面辐射空调系统的应用将迅速扩大，毛细管网的需求量也将随之迅速上升。目前现有生产企业的生产能力都在不断提高，随着国内市场需要，国内生产毛细管网的生产基地也会迅速增加建设。毛细管网以其技术性和经济性的优势将普及用作隐形散热器、超薄地板采暖和空调末端。毛细管网与节能减排降耗、提升建筑品质关系密切，与人类未来的生活紧密相关。

出于以上分析，以毛细管网技术为核心的温湿度独立控制空调技术代表未来发展方向

具备高舒适度和高效节能的特点。

２．３．３

夏季供冷期间，系统控制检测地下换热器出水温度低于１６℃，启动地下换热器直供系统，开启地下换热器系统水泵及室内侧水泵，地源热泵机组不启动，地下换热器水与毛细管末端内循环水换热，达到供冷目的；随着室内热量不断灌入地下，地下换热器内水温逐渐升高，检测到地下换热器水温高于１６℃，系统关断直供，切换到地源热泵，机组开启，通过地下换热器将室内热量转入地下，实现供冷。供冷期间，水温控制不低于１６℃。湿度较高季节，当室内露点控制检测到室内有结露危险时，露点控制器发信号给电动二通阀，短时间内切断水路。因水系统的惰性及建筑的蓄能性，室内人员感觉不到水路切断。

冬季供暖期间，开启地下换热器系统及室内系统循环水泵，水路畅通，开启地源热泵机组，通过地下换热器不断从土壤中吸取热量，再经地源热泵机组提升，转化为高温水向室内供暖。

供冷及供暖期间，当室内温度达到设定值时，温度控制器发信号到电动二通阀，切断水路；当室内温度偏离设定值时，电动二通阀打开，水系统循环。

地源热泵机组根据系统末端负荷自动调节机组运行台数，使热泵机组始终高效运行。

成果

本项目空调系统面积共计１２万ｍ２，空调系统部分增加成本５３１５．８１万元，但运行费用较常规空调系统每年节省３０％以上，成本投资回收年限为８年。

在该商品房住宅项目中，公司在资源利用方面本着以节能，高效循环为目标，在

６５％的基础上更进一步提高“三步节能”

节能效应，为此我们采用了以地热为能源的空调设备，其节能效果较传统的空调系统节能源约２８％￣４０％。采用了此系统后，控制房屋内墙面、玻璃内表面和地面的温度与室内空气湿度的温差不超过

３￣４℃。２４小时全置换健康新风系统避免

了的产生，并具备夏天除湿、冬天“空调病”

加湿功能。全年居室温度在２０℃￣２６℃；湿度４０％￣６０％，达到了恒温恒湿的使用效果，室内舒适环境设计达到ＩＳＯ７７３０标准和ＷＨＯ卫生标准。

３

市场应用分析

毛细管网的应用相当广泛，主要体现在几个方面：

柔和调节温度。室外的能量，可能来自阳光、空气或土壤通过毛细管网以水为介质均匀地散布到室内顶棚、地面或墙面。毛细管网和室内表面的装饰层相结合，就像皮肤中的毛细血管一样柔和地调节室内温度。

毛细管辐射供冷供热末端的节能性主要体现在可以更多地使用低品位能源。今

（

责编

：武国华）

参考文献

１２３４５

ＧＢ－Ｔ１８８８３－２００２室内空气国家标准ＧＢ５００１９－２００３采暖通风与空气调节设计规范ＧＢ５０３６６－２００５地源热泵规范

王子介．低温辐射供暖与辐射供冷．机械工江亿．温湿度独立控制空调系统．中国建筑

业出版社工业出版社

２．３．２溶液调湿置换送风系统运行程序

夏季供冷期间，溶液调湿置换送风系

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