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毛细管辐射空调系统简介及设计要点分析

发布于:2020-11-13 13:41:13 来自:暖通空调/中央空调 [复制转发]


毛细管辐射空调系统是温湿度独立控制的新型空调技术,是对传统空调技术的挑战和创新。

随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的提高,人们对室内舒适性的要求不断提高,但随之带来的是能源消耗量越来越大,造成能源供给的日趋紧张,舒适和节能成为社会关注的热门话题。建筑能耗占我国全部能耗的40%~50%,其中大部分来自家庭和办公场所空调系统的能耗,即冬季采暖、夏季制冷是建筑能耗的主体,采暖和制冷方式的不断改进和创新,将是节能的关键所在。毛细管辐射空调系统是目前较先进的采暖制冷技术,代表着未来空调技术的一个发展方向,它以其高舒适性和节能性有望成为以后空调系统设计的新选择。

1 系统简介

1.1 工作原理及系统组成

毛细管辐射空调系统是德国科学家根据仿生学原理在20 世纪70 年代发明的一种新型空调末端系统形式,它是一种隐形空调,一般安装在地面、墙体或天花板内,通过把围护结构的一个或多个表面控制在一定温度,形成冷热辐射面,依靠辐射面与人体、家具及其余围护结构表面的辐射热交换进行供暖制冷。毛细管辐射空调系统是以毛细管席为主要传热装置,以水为热媒,与冷热源、水循环系统、新风调湿系统和自控系统构成以冷、热辐射为主要特征的供冷、供暖空调系统。系统工作原理如图1所示


1.2 毛细管末端介绍

毛细管是辐射供冷供热管的一种,利用充满水的毛细管进行换热,类似于自然界中植物的叶脉和人体皮肤下的血管,由外径为3.5~5.0 mm(壁厚0.9 mm 左右)的毛细管和外径20 mm(壁厚2 mm)的供回水主管构成毛细管席。毛细管席宽度范围600~1 200 mm,长度范围1~12 m,具体尺寸可根据安装需要定制,且安装方式灵活,管路和席子之间通过热熔或快速接头连接。毛细管席材质为聚丙烯材料,使用寿命为50年左右,目前国内已有几家生产毛细管产品的专业厂家,打破了国外企业对毛细管产品的垄断,大大降低了成本。毛细管末端示意图如图 2 所示。


2 毛细管辐射空调系统的特点

2.1 优点

2.1.1 极高舒适性

在舒适条件下,人体产生的全部热量,是以一定的比例散发的,大致为对流散热占30%,辐射散热占45%,蒸发散热占25%,从中可以看出辐射换热对人体的舒适感是很重要的。毛细管辐射空调弥补了传统空调中以对流散热为主的不利因素,主要通过辐射方式供冷供热,热辐射交换面积大,室内温度变化速度快、分布均匀,无温度死角,室内无吹风感,无风机噪音,新风系统能有效改善室内空气质量,降低室内CO2 浓度,并提供人体所必需的新风量,种种措施使毛细管辐射空调能实现最佳的舒适度。

2.1.2 高效节能性

毛细管席有极大的散热表面积,热交换效率很高。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 ℃作用温度可降低1~2 ℃,毛细管席表面与室内空气温差小可以有效节能。通常认为辐射供冷系统比常规空调系统节能28%~40%,毛细管系统可以和常规制冷机及锅炉组合使用,也可以与地源热泵系统直接配套,与后者组合可达到最佳的节能效果,约70%左右。

2.1.3 节约空间

毛细管席厚度一般<5 mm,毛细管席安装时灰泥包裹毛细管席的厚度通常为15~20 mm,例如一座20 层的使用传统中央空调的大厦,如果使用毛细管席则能够节省出3 层空间,从而产生巨大的经济

效益。

2.1.4 安装方便

毛细管席充满水后的重量在600~900 g/m2,可以灵活铺设在天花板、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,安装极为方便快捷。

2.1.5 环保无污染

系统封闭运行,不产生废水废气污染。且毛细管席材质为只含有碳氢2 种原子的聚丙烯材料,材料本身不含任何有害物质,可100%回收再循环使用,燃烧时也不会产生有害废物,不会对环境造成任何不良影响,不会带来昂贵的后期治污成本。

2.2 毛细管辐射空调系统的缺点

2.2.1 结露

这是在使用毛细管辐射系统时首先要考虑的问题。当冷辐射表面的温度低于室内空气露点温度的时候,就会产生结露现象。一般通过配置新风系统除湿来解决这个问题,新风系统是毛细管辐射空调系统的必须组成部分,利用新风控制室内露点始终低于冷辐射表面的温度。

2.2.2 漏水修复

毛细管席出厂前都经过严格的测试及检验,一般情况下不会出现漏水问题。如出现漏水问题,因为毛细管席是由PP-R 原料制造,干管漏水可以热熔修复,毛细管漏水可断开通过热熔手段焊死。毛细管一般安装在装饰层下面,漏水点的寻找及恢复比较方便,但还是建议加强成品保护及警告措施,尽量避免破坏。

3 毛细管辐射空调系统的设计要点及研究成果

3.1 设计要点

3.1.1 冷热源

毛细管辐射末端可与各种高效冷热源配套使用,其中与地源热泵结合节能效果最好。冷热水源由主站房提供至毛细管平面末端,由毛细管末端向室内辐射冷热量,实现夏季供冷、冬季供热的目的。夏季供回水温度范围在15~20℃之间,温差以2~3℃为宜;冬季供回水温度的范围在28~35℃之间,温差以4~5 ℃为宜。

3.1.2 新风系统

毛细管辐射空调系统可结合辅助通风系统运行,也可单独运行,但不带辅助通风的系统运行时会导致系统性能下降或者运行受限,所以,最常用的设计是辐射末端和通风系统相结合。通风有窗户通风和独立新风输送2 种方式,现在一般采用独立新风系统,除了满足人体所必需的新风量外,还可以除湿,避免辐射板表面温度低于房间空气露点温度而产生的结露现象。

3.1.3 露点监控

可通过安装露点探测器来控制。当室内湿度增加,露点探测器检测到冷凝危险时,即关闭制冷系统,防止结露现象的产生。

3.1.4 必须和良好的建筑保温相结合

毛细管辐射空调系统是建立在稳定的建筑热环境与系统相对长期、稳定运行的基础上的。系统的传热特性,主要依靠毛细管表面的低温与室内人体、物体之间进行辐射与自然对流换热。毛细管的单位面积制冷量受表面温度限制,空调效果与建筑结构保温、遮阳性能密切相关。

3.1.5 必须和室内装修密切配合

毛细管席要求贴在平整的顶面、墙面或地面上。希望采用简约式装修风格,不允许设置复杂的吊顶造型。防止不良的装修和使用习惯,不允许在安装毛细管的地板、墙面或吊顶上钉钉、打洞或钻孔。

3.2 研究成果及以后的研究方向

到目前为止,我国已经有不少工程尝试应用了毛细管辐射空调技术,经过工程实践证明效果良好。随着毛细管网的国产化及大规模生产大大降低了生产和使用成本,为这项新技术的大面积推广应用提供可能。

目前,毛细管网产品通过了住房和城乡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、住宅产业化中心的大力推广,得到了北京市科委的创新基金支持,并已经在“国奥村”这种国家重点工程中应用,已经完成和正在进行大量示范工程。

经过权威部门测试和工程实践证明:安装毛细管网的供热(制冷)能力是每平方米每摄氏度温差(供回水平均温度与室内温度差)为10 W左右。下面是某毛细管网产品的检测数据汇总如表1 和表2 所。

表1 国家化学建材检验中心报告

国家化学建材检验中心报告

爆破实验爆破压力  5.6 MPa

循环压力冲击实验  10 000  个周期

冷热循环测试  5 000  次,已有中期报告

测试  8 760 h ,已有中期报告

国家空调设备质量监督检验中心报告

国家空调设备质量监督检验中心报告

采暖供水温度  45 ℃  制冷供水温度  15

采暖回水温度  40 ℃  制冷回水温度  20

基准点温度  20 ℃  基准点温度  26

温差 T 22.5 ℃  温差 T 8.5

单位面积散热量  240.88 W/m2  单位面积散热量  122.84 W/m2

从表1、2 中的数据可以看出,建筑物安装毛细管辐射空调系统后,冬季可以采用低温热源,夏季可采用高温冷源,极大地节约了能量。对压缩式冷热源设备来说,夏季采用高温冷源,使要求的蒸发温度提高,能效比COP 值可以大幅度提高,节能效果明显。毛细管研究取得的进步,促进了毛细管辐射空调系统的进步和推广,对于我国新建筑的节能性及既有建筑的节能改造都有重要意义。

由于这项新技术在我国应用时间不长,目前工程应用的主要障碍是对这一系统缺乏真正意义上的了解,相关的设计及施工规范尚未出台,设计方法和施工技术都处于摸索阶段,如果广泛推广不仅需要经过大量工程实践的检验,更需要在技术上进行不断的探讨和研究。今后可以在毛细管系统的末端辐射性能、结露控制技术、舒适性、节能性及经济性等方面进行具体研究。


结语

随着国家对绿色节能建筑的大力提倡及人们对室内舒适性要求的提高,毛细管辐射空调系统以其舒适、节能、安装方便、节约空间、环保等诸多优点会成为未来高舒适性空调的主要发展方向。本文主要从系统特点及设计方面对这种新型空调技术进行了简要分析,并提出了今后的研究方向,希望能引起更多暖通专业人士对这项新技术的研究和探讨。


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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

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