輻射吊頂空調系統與毛細管空調系統的應用比較

王 迅

申柏（上海）建筑工程咨詢有限公司 上海 200120

輻射加新風空調系統作為一種溫濕度獨立控制的高舒適系統，近年來已經被越來越多地應用到辦公、商業、住宅等民用建筑場所中。輻射空調系統的形式也多種多樣，如輻射吊頂、毛細管等。毛細管空調系統多用于住宅類項目，而輻射吊頂因其產品的多樣性而被廣泛應用于辦公、商業、住宅等項目中。本文以上海德國中心創新館項目為例，就毛細管空調系統和石膏輻射板空調系統在該項目中的應用，從原理、構造、施工、運行、維護等方面對這2種系統做簡單比較。

1 項目概況

德國中心創新展館位于上海張江科苑路，為一棟2層樓的獨立建筑，主要用于展示德國的建筑科技產品。空調冷熱源為集供熱、制冷、全熱回收生活熱水于一體的地源熱泵機組，對于空調系統，業主從新型技術、高舒適度、高精裝配合度等方面考慮采用毛細管空調系統和輻射吊頂空調系統2種。

2 技術應用比較

2.1 毛細管空調系統簡介

毛細管輻射空調系統是一種可替代常規中央空調的新型節能舒適空調。系統以高溫冷水（16～19 ℃）作為冷媒載體，通過布置在吊頂或墻面內均勻緊密的毛細管席輻射傳熱（圖1）。通常結合新風系統一起使用，新風系統負擔室內濕負荷。

圖1 毛細管席

毛細管空調通常采用直徑為4.3 mm、壁厚0.8 mm的PPR/PE-RT等可熱塑性塑料管組成間隔為10～30 mm的網柵，猶如人體中的毛細管，起到分配、輸送和搜集液體的功能，均勻地將冷熱量輸送給房間。

2.2 輻射吊頂空調系統簡介

輻射吊頂空調系統是將冷/熱水（制冷16～19 ℃，制熱32～35 ℃）輸送至末端的輻射吊頂單元模塊內，形成冷/暖輻射面，依靠輻射面與人體、家具及圍護結構其余表面的輻射熱交換進行供冷/供暖。它通常與新風系統集成，輻射板承擔大部分室內顯熱負荷，新風系統承擔所有新風負荷、全部室內潛熱負荷和部分室內顯熱負荷，實現溫、濕度的獨立控制。

輻射吊頂空調有金屬輻射板和石膏輻射板2種產品，金屬輻射板（圖2）采用的是φ12 mm×0.5 mm的紫銅管，嵌在鋁制導熱基座內，最后緊密貼合在底層的鍍鋅鋼板上，常規尺寸為長1 200～2 500 mm、寬300～600 mm，多用于辦公、商業等項目中；石膏輻射板（圖3）采用的是φ10 mm×1.3 mm的五層阻氧PE-X管，同樣嵌在鋁制導熱基座內，背面敷設高分子保溫材料，做成模塊化的單元產品，常規尺寸為長1 000～3 500 mm、寬250 mm，多用于住宅項目中。

圖2 金屬輻射板單元

圖3 石膏輻射板單元

2.3 系統對比分析

德國中心項目在一樓的中間區域有一個全玻璃結構的陽光房，其余區域皆為石膏吊頂裝修區域，本次主要針對石膏吊頂適用的毛細管和石膏輻射板產品做比較。

2.3.1 產品構造

毛細管采用的是PPR/PE-RT管，直徑4.3 mm，壁厚0.8 mm，有效通水直徑約3.5 mm，制冷量35～45 W/m2，僅敷設吊頂面是無法滿足建筑物的負荷需求的，必須在吊頂及墻面都敷設毛細管才可以滿足負荷指標要求；同時該管徑尺寸對水質要求較高，在實際應用中較易堵塞，長時間使用后的制冷制熱量會有所衰減。

石膏輻射板采用的是PE-X管，直徑10 mm，壁厚1.3 mm，有效通水直徑約7.4 mm，制冷量70～85 W/m2，通常僅敷設吊頂面即可滿足建筑區的負荷需求，如遇到特殊類構造建筑，負荷指標較大，也可考慮部分墻面敷設；因管徑通徑大，對水質要求不高，在有效的生命周期內，制冷、制熱效果都得以保證。

2.3.2 施工過程

毛細管為濕式施工，需要先將毛細管固定在樓板或墻面上，外側抹灰，徹底干燥后系統才能運行，否則墻體會開裂；常規毛細管抹灰層厚度為15～20 mm，根據散熱層的厚度及所用黏結劑種類需15～20 d干燥時間，通常石灰水泥每毫米厚度約需1 d干燥時間，石灰每毫米厚度約需1 d干燥時間，石膏每毫米厚度約需0.5 d干燥時間，大大增加了施工周期。

石膏輻射板為干式施工，模塊化安裝，每塊石膏輻射板單元通過背面的旋轉掛鉤掛在裝飾石膏板的龍骨之間，以快速接頭串聯每組模塊，安裝完石膏輻射板之后，下表面可直接安裝裝飾石膏板，整個過程無需抹灰，裝飾面平整，施工周期短。

2.3.3 設計運行

早期的毛細管空調系統配備的是除濕機，機組除濕降溫吸收的熱量會再放回到送風中，在滿足自身除濕的工況下并不能提供額外的冷量供房間使用，同時配備的除濕機的除濕量也并不能滿足國內，如上海等地區在高濕度季節下的運行要求，導致整個系統常出現“小馬拉大車”的情況，遇黃梅季節等會出現結露、滲水等問題，長此以往，吊頂、墻體等會出現霉斑，對圍護結構有一定的破壞。近幾年，越來越多的毛細管空調系統項目已開始根據末端需求使用新風空調箱除濕，送低溫干燥的新風進室內，同時負擔部分的室內負荷，系統的適應性越來越好。

石膏輻射吊頂空調系統采用的是空調箱除濕，新風負擔部分的室內負荷，同時考慮節能會配備部分室內回風，系統在初次啟動時會開啟全回風模式加速室內除濕過程，系統的除濕負荷能較好地適應黃梅季節。

在控制系統上，毛細管網空調系統采用的是露點探測器檢測到吊頂內結露后關閉對應區域的電動水閥，有一定的延遲，往往等到控制系統給指令關閉水閥后，吊頂板內已有一定的凝結水，時間久了之后圍護結構容易損壞，系統可靠性相對較低。

石膏輻射吊頂空調系統采用的控制方案是：用房間控制面板檢測到的當前房間溫濕度計算露點溫度，同時用吊頂表面溫度探測器測得的吊頂板溫度與房間露點溫度進行比較，一旦板面溫度接近房間露點溫度甚至低于露點溫度，控制系統會給指令關閉對應區域水閥，為提前控制，杜絕結露風險，系統可靠性較高。

毛細管空調系統因外層有較厚的抹灰層及裝飾層，反應速度較慢，針對德國中心展館每天不定時有客戶參觀的實際情況，項目建議24 h開啟方可保障正常運行。石膏輻射吊頂空調系統相對毛細管空調系統反應速度較快，但仍需提前1～2 h開啟。

2.3.4 維護檢修

毛細管空調因其采用的管材為非阻氧管，容易滋生細菌，在后期的運行中需頻繁加藥，同時因管徑細，易氣堵，每季度都需放氣維護，否則換熱量將衰減嚴重。因每片吊頂或墻面為一整片毛細管席，故當系統出現問題需要檢修時，需拆除整片吊頂，檢修維護較為麻煩。

石膏輻射吊頂單元的管通徑較大，對水質要求不高，且為五層阻氧管，系統運行中不會滋生細菌，運行維護較為簡單。同時因輻射吊頂為模塊化單元，當系統出現問題需要檢修時，只需拆除對應區域的裝飾石膏板及其上的石膏輻射板即可，檢修維護較為簡單。

綜合上述2種空調系統的主要對比分析，項目最終選取了石膏輻射吊頂空調系統。該系統具有制冷效率高、安裝方便、運行可靠、維護檢修方便等優勢。

3 結語

毛細管空調系統進入中國市場的時間較久，有大量的項目案例，技術運用較為成熟，且有一完整成熟的市場設計、施工、服務團隊，系統造價也相對較低。

相比毛細管空調系統，石膏輻射吊頂空調系統雖然在系統設計、施工運行上都有一定的優勢，但受技術較新及初投資高等因素影響，國內應用較少。

在該項目中，為了更好地適應創新展館的需求，采用多項創新設計：

1）針對一層全玻璃結構的陽光房，采用了掛片式金屬輻射板（圖4），在保證制冷需求的基礎上滿足了陽光房的透光性，同時在掛片式金屬輻射板的表面敷設木制紋理的貼紙，搭配精裝效果。

圖4 掛片式金屬輻射吊頂板

2）針對本項目德國中心創新展館不定時會有大量人員參加展會、研討會等的情況，本項目在設計時即加大了新風量，以確保最大新風量需求，同時采用變頻新風機。控制上采用手動＋自動控制并做成觸摸顯示屏布置于室內墻壁上，自動控制根據室內CO2探測器檢測到的CO2含量聯動新風機變頻調節風量，同時可采用手動控制，自主調節顯示屏上新風機變頻風量，以應對大量人流的情況，從而達到迅速反應的目的，以此保持室內人員較高的清新舒適度，同時又可根據即時人流量來控制新風量，從而達到節能的目的。

3）德國中心創新展館項目為一個改造項目，同時因內里采用了多套機電系統，機電管線較為復雜，為節省工期同時最優化管線布置，全程采用BIM設計指導施工，不僅很好地完成了各機電系統的銜接，使施工過程簡單化，縮短了施工周期，而且也為后期做了一個很好的效果演示。同時后期系統出現問題需要檢修維護的時候，能通過BIM模型迅速、準確地了解到各機電管線的位置，便于工人檢修維護。