毛細管網輻射傳導系統與新型負離子材料互補結合技術初探

宓國彥，殷晶晶（上海中建東孚投資發展有限公司，上海 200125）

隨著居住條件的持續改善，國人對居住的要求已從最初的純粹追求空間舒適感走向追求更為健康環保的人居環境，傳統室內裝修材料、設施設備已無法滿足發展的新要求。當前日新月異的前沿科技技術給建材領域注入了新鮮血液和活力。

1 傳統空調和地暖系統的弊端

傳統精裝房，中央空調/分體空調+地暖溫控模式已經普及多年。該組合配置的出現解決了夏天降溫、冬天取暖的需求，在一定程度上提高了生活品質。但是隨著技術的發展及人們生活水平的提高，這種組合配置的弊端越來越體現出來。

1.1 傳統空調存在問題

(1) 傳導不均勻，尤其正對制冷送風口容易導致寒氣入侵人體。

(2) 盤管容易滋生細菌。

(3) 風管影響裝修吊頂高度，容易產生壓抑感。

(4) 送風口、回風口以及檢修孔影響裝飾面美觀。

1.2 傳統地暖存在問題

地暖采暖系統雖然解決了傳導不均勻的問題，但對地面的完成裝飾面仍然造成極大的影響。無論是各種傳統地面裝修材料還是地暖專用地板，實質上仍存在著受溫度影響而極易產生變形這一技術瓶頸，目前還無法從根本上解決這一問題和隱患。

近期受到地產調控、控制裝修成本、項目建造標準降標等影響，大多配置總厚度 12 mm 以下的實木復合地板（表皮實木厚度 0.6～1.2 mm），甚至降標為強化復合地板。價格的控制使得配置低級環保標準材料的機率大幅提高，甚至無法達到 E 1 級別。而甲醛在溫度 ＞19 ℃ 后容易揮發。據統計當溫度 ＞19 ℃ 后，室內溫度每上升 1 K ，甲醛揮發速度就上升 0.4 倍。在地暖加熱后，使得低級環保標準材料中的甲醛容易揮發出來，影響和危害人體的健康。

2 毛細管網輻射傳導系統應用

基于傳統的空調+地暖溫控模式存在的弊端，20 世紀80 年代，德國發明了毛細輻射傳導系統。我國在 21 世紀初引入此技術，目前毛細管網輻射傳導系統在國內已經有十多年的發展應用，此項技術已日益完善成熟，目前在金茂、朗詩、葛洲壩開發的項目中得到普遍使用。

2.1 毛細管舒適系統原理

毛細管網輻射傳導系統是空調系統的冷暖末端。它創造了一種革命性的節能空調系統，是德國科學家根據人體仿生學原理發明的。一旦形成輻射面后可與其他非采暖表面發生熱量的輻射換熱，輻射過程的持續發生能不斷調節環境物品表面溫度，就像皮膚中的毛細血管一樣柔和地調節室內溫度，從而滿足人體高舒適度要求。

2.2 毛細管網輻射傳導系統技術優勢

毛細管網輻射傳導系統可根據周圍環境自動調整環境的換熱量，利用充滿水的毛細管進行換熱，類似于自然界植物的葉脈和人體皮膚下的血管，由外徑為 3.5～5.0 mm（壁厚0.9 mm 左右）的毛細管和外徑為 20 mm（壁厚 2 mm）的供回水主管構成毛細管席。其寬度范圍 600～1 200 mm，長度范圍 1～12 m，具體尺寸可根據安裝需要定制，且安裝方式靈活，管子和席子之間通過熱熔或快速接頭連接。毛細管材質為聚丙烯材料，使用壽命 50 年左右。

其熱、冷輻射表面基本沒有溫度差別，并且與人體和空間的熱交換主要是輻射的形式進行。這一靜態制冷及自然溫暖的環境使人體感到非常舒適，身體感到的溫度比室溫低2～3 K。這一點可以額外地達到節能的目的。高低溫差輻射方式的特點是采暖和制冷的效率高于空氣對流，其輻射傳熱形式無其他傳熱形式引起的空氣對流所造成的不適感。系統的自身工作原理可以使系統具有很好的溫度自動調節性能，加上完善的外維護結構體系，建筑物構成一個蓄熱體，系統完全保證室內恒溫。但是毛細管網輻射傳導系統作為一種新的技術，在應用過程中也出現了不少問題。

2.3 毛細管網輻射傳導系統存在的問題

隨著毛細管網輻射傳導系統技術的發展，之前有一些影響裝修造型的問題也已經得到初步解決。如以前大多是采用直接澆筑于樓板之中的安裝方式，對裝修設計帶來一定的局限性，即不能實施滿吊頂包飾。更有甚者，早期在上海北部的某樓盤中室內結構梁外露，嚴重影響美觀性。

隨著最新的毛細管網安裝技術的發展，現在已能夠直接鋪設在石膏板面層，網的安裝厚度 ＜5 mm，再抹上粉刷專用石膏（厚度通常為 15～20 mm）。一方面延續了設備可隱藏的特點；另一方面則有利于裝修設計，從而解決了不能吊頂的這一難題。當然，毛細管要求貼在平整的頂面上，多采用簡約式的裝修風格，不宜采用復雜的吊頂造型。但是目前配置毛細管網輻射傳導系統的室內裝修中仍然存在著以下實際問題：

(1) 新風安裝問題。考慮安裝在頂部設備位置對之前樓板內安裝的頂輻射毛細管系統會帶來影響，所以數年前凡采用毛細管頂輻射系統空調的項目，均采用地面新風的方式，比之頂部安裝的新風系統，其維修便捷、地面走管靈活等優勢明顯。但是由此引發了使用上的一系列問題，比較突出的就是：① 風口潮濕及污染問題。相較頂部出風的新風口，底部風口處會更易接觸灰塵和潮濕環境，滋養更多的細菌、霉菌。② 送風的二次污染問題。從下部送風，會將地面揚塵吹至上部空間，影響室內空氣的清潔度。研究證明：離地1～1.5 m 高的空氣層，是空中懸浮物包括甲醛存在較多的地帶，容易因地面送風造成二次污染。

(2) 結露問題。由于毛細管系統是作為冷暖輻射面鋪設在板材面，其輻射面是低溫輻射面，如果有濕熱空氣的涌入就會導致輻射面的結露，長久的潮濕環境霉菌大量繁殖引發霉變，影響人體健康。目前能解決問題的方法是不開啟外墻窗或者減小開啟時間。但是中國人的生活習慣是要經常開窗透氣的，不開窗或少開窗的方案無法一勞永逸地解決問題。目前市面上出現的負離子磚、負離子墻紙等新型材料，給提升毛細輻射系統空氣環境帶來了一種可能。

3 新型負離子材料

負離子是空氣中帶負電荷的離子總稱。由于帶負電的氧氣所占的比重最大，所以也被稱為負氧氣離子。空氣中的分子在高壓或強射線的作用下，電離所產生的自由電子被氧氣所俘獲，形成帶負電荷（電子帶負電荷）的氧氣離子，即低能量激發負氧離子。

負氧離子是通過呼吸道傳導進入人體內，可以提高人的肺活量。其通過加快呼吸道纖毛運動頻率，使呼吸系數增加。相關實驗證明，吸入負離子 30 min 后，肺吸收氧氣量增加 20%，排出二氧化碳量增加 14.5%。

負離子能主動出擊，與空氣中灰塵顆粒、細菌病毒等結合沉降、滅活，其具有高效的活性特征，有較強的氧化還原作用，能破壞細菌的細胞膜或細胞原生質活性酶的活性，減少甲醛以及 PM 2.5 微顆粒對人體危害。負氧離子能和空氣中的粉塵通過正、負離子間相互作用，凝聚成團沉降，達到改善空氣質量的效果。其采用物理吸附沉降、電性中和沉降、化學反應分解方式分別對煙霧、細菌生物的污染、甲醛有機揮發氣態污染物進行凈化。負離子凈化原理見圖1。

圖1 負離子凈化原理

基于負離子材料的上述優勢，所以其與毛細管網輻射傳導系統相結合應用，恰好能夠優勢互補，解決目前結露、潮濕、污染等問題。

負離子健康材料釋放負離子要求周邊的環境最佳溫度在23 ℃ 左右，而毛細管網輻射傳導系統的恒溫特點正好能夠與之匹配。負離子健康材料是以水分子為原料，相對濕度要求在 50%～70%，23 ℃、50% 濕度時，吸濕量為 76.6 g/m2；其在 23 ℃、75% 濕度時，吸濕量 83.4 g/m2。其與毛細管網輻射傳導系統結合，恰巧又能解決毛細管網輻射傳導系統的結露以及新風地送風口潮濕等問題。

綜上所述，如能將毛細管網輻射系統和負離子材料結合配置，利用氣體的彌漫性特點傳達到室內空間每個角落，可避免死角的產生，達到健康生活的目的。目前某科研機構已同生產商進行合作，如能將上述理論應用到實踐中，必將帶來健康環保人居品質的飛躍與提升。

4 結 語

2019 年 7 月 15 日國務院印發了《國務院關于實施健康中國行動的意見》[國發〔2019〕13 號]；住宅和城鄉建設部已經發布了行業標準《公共建筑室內空氣質量控制設計標準》，并從 2019 年 10 月 1 日起正式實施。有此政策保障、規范，隨著發展綠色健康的建筑材料，倡導環境平衡、可持續發展，節能減排降耗，提升人居健康性、舒適性目標的深入開展，毛細管網輻射傳導系統將具有巨大推廣的應用前景。