毛細管空調系統在北京某住宅項目的節能應用

摘要：毛細管空調系統根據仿生學原理，以水為媒介，輻射換熱，均勻調節室內溫度。結合新風調濕系統，實現溫度、濕度獨立控制，不僅能為業主24h不間斷提供溫濕度適宜、新鮮的空氣，以及打造潔凈、寧靜、舒適的生活空間，即“恒溫、恒濕、恒氧、恒潔、恒靜”的五恒空調系統的新型科技住宅，還能降低住宅能耗，節能效果顯著。

關鍵詞：毛細管；新風；溫濕度獨立控制；五恒；節能

引言

毛細管空調系統是一種創新的空調技術，它利用管道中的冷熱水流動，通過輻射和對流的方式進行冷熱量的交換，實現室內的空氣調節。該系統以水作為冷媒載體，通過均勻緊密的毛細管席進行輻射傳熱。

毛細管空調系統的優勢在于提供穩定且舒適的室內環境，同時具有良好的能效表現。由于該系統所需的夏季冷凍源供水溫度只需17～19℃，冬季供暖源供水溫度只需32～30℃，大大低于常規的水空調夏季7～12℃和冬季45～40℃的供回水溫度，因此能夠顯著降低能耗，實現節能效果。另外，毛細管空調系統的控制系統選擇也至關重要。控制系統需要高度集成和智能化，以確保系統的穩定運行和高效節能。在選擇控制系統時，需要考慮系統的穩定性、可靠性、易用性及擴展性等因素。

總的來說，毛細管空調系統是一種具有廣闊應用前景的新型空調技術。隨著人們對室內環境舒適度和節能要求的不斷提高，毛細管空調系統將在未來的建筑節能領域中發揮越來越重要的作用。

1毛細管空調系統介紹

毛細管空調系統是一種新型的根據仿生學原理，通過輻射方式進行換熱的空調系統，其技術核心是將室內溫度和濕度由2套系統進行獨立控制。溫度高低由毛細管空調水系統調節；濕度大小由新風調濕機組調節，根據季節需求，冬季加濕，夏季除濕。

1.1毛細管輻射末端系統

毛細管空調系統循環介質為水，換熱的形式只要是輻射散熱，夏天供冷的水溫不低于16℃，冬天供暖的溫度不高于36℃，從而使得采用該末端的系統以最舒適的方式調節室內溫度，室內溫差極小，無吹風感、無噪聲。

1.1.1舒適性高

輻射是舒適性極高的供冷供暖方式。毛細管末端空調系統絕大部分的冷量和熱量都是通過輻射的方式產生，因此具有極高的舒適感。

1.1.2無噪聲

與傳統風機盤管、多聯機等空調末端系統相比，毛細管空調系統在戶內只有毛細管席和連接所用PPR主管，介質為水，在正常運行情況下不會產生室內噪音。

1.1.3干凈衛生

毛細管網均埋設在吊頂內或墻內，不存在滋生細菌，造成室內環境空氣污染的情況。

1.1.4能耗低

一般情況下，毛細管空調系統的夏季供水溫度不低于16℃，冬季的供水溫度不高于36℃，可節約40％左右的能源。

1.1.5自動即開即用

毛細管系統熱惰性小，系統開啟后短時間內就能起到制冷制熱作用，特別適合住宅建筑使用。白天外出工作后自動關閉系統，晚上回家前自動開啟系統，在滿足使用功能的前提下，充分達到了節能目的，同時降低了冷熱源主機容量。

1.1.6占用空間小

毛細管席直徑在3.35～5mm之間，鋪設完僅需抹上5～10mm厚的灰泥，總體占用空間1mm左右。

1.1.7施工簡便靈活

毛細管質量輕，布置靈活，可吊頂抹灰、可墻面抹灰、可金屬模塊安裝等。不存在和土建施工交叉，施工簡單，工期短。

1.2新風調濕系統

新風系統除滿足空調區域的基本衛生要求外，組合式新風機組還能通過對室外新風的一系列處理，用于夏季對室內濕度的獨立控制及冬季對送風溫度的初步控制。溫度和濕度獨立控制系統[1]為建筑提供了健康舒適的人文環境。新風系統可采用下送上回、上送上回等形式置換室內空氣，不僅提高了新風使用效率，更有利于人們活動區域空氣的潔凈。

1.2.1凈化空氣

凈化室內空氣，使室內空氣達到優良等級。

1.2.2余熱回收

室內外連續通風換氣，會造成很大程度熱量和水蒸氣損失，在送風和排風之間進行熱回收減少能量損失。

1.2.3空氣除濕

夏季室外空氣含濕量高，通風換氣會造成室內含濕量升高，相對濕度升高容易導致室內結露，可利用新風機組除濕段進行除濕。

2毛細管空調系統案例項目概況及設計參數

2.1項目概況

本項目為北京某住宅項目，共計5棟住宅樓，每棟25層，建筑面積12.75萬m2，全部采用毛細管空調系統，冬季低溫供暖，夏季高溫供冷。

2.2設計參數[2][3]

2.2.1室外設計參數

夏季，空氣調節室外計算干球溫度為33.5℃，空氣調節室外計算濕球溫度為26.4℃，最熱月平均相對濕度為74.7％。冬季，空氣調節室外計算溫度為-9.9℃，空氣調節室外計算相對濕度為44％，冬季供暖室外計算溫度為-7.6℃。

2.2.2室內設計參數

起居室、臥室的室內溫度為夏季25℃、冬季22℃；室內濕度為夏季25℃、冬季22℃。廚房的室內溫度為冬季16℃。衛生間的室內溫度為冬季22℃。

3案例項目毛細管空調系統分析

本住宅項目空調系統末端采用的是毛細管空調末端系統加新風調濕系統相結合的溫濕度獨立控制的系統。供暖季，毛細管空調末端系統承擔室內熱負荷，新風調試系統承擔室內空氣加濕功能；供冷季，毛細管空調末端系統負責室內顯熱冷負荷，新風調濕系統負責室內潛熱冷負荷及新風負荷，控制室內濕度。

3.1水系統

本項目水系統夏季供回水溫度為16℃/19℃，

冬季供回水溫度為35℃/32℃。由集分水器至戶內主管道采用 PPR管連接，PPR管具有衛生無毒、耐腐蝕、不結垢耐高溫、耐高壓易于焊接使用壽命長外形美觀重量輕、強度高、韌性好等眾多優點。戶內毛細管席敷設率60％，主要敷設于頂面，墻面次之。和常規空調末端系統相比較，更能節約室內的層高，僅5～10mm的厚度需求。采用頂面墻面抹灰固定做法，用導熱性能良好的砂漿固定。

集分水器[4]要在系統壓力測試前安裝完畢，且要安裝在空調房間或空氣溫濕度區域，具有調節各路水量、集氣排氣、泄水等功能。可根據水分配器規格尺寸、確定集分水器安裝位置及高度，以方便各類閥門的操作方便或滿足設計要求。

需要注意的是毛細管席施工環境溫度應不宜低于10℃[5]，要與精裝修緊密配合，對精裝修施工人員進行配合交底工作。毛細管的管徑細小，可以彎曲，拱形和折角形的面也可以安裝，折角面陰、陽角不小于135°，折角面不宜太復雜（不宜超過2個面）；同時，安裝毛細管輻射末端頂板、毛坯棚或吊頂須表面堅固，能承受不小于20kg/㎡的荷載，且須保證裝修規范要求的平整度，不能以毛細管抹灰來找平。

如果必須在吊頂上安裝石膏板時，要選用防水型石膏板，毛細管損壞較小時，不需要更換毛細管，可以直接被修復，但要將毛細管席與水路斷開，剪斷泄漏管將水泄干凈，必要時可采用空氣吹空后施焊，將破壞處毛細管剪斷，2個開口使用熱容器或電烙鐵加熱并擠壓到一起封閉，待冷卻后重新進行壓力試驗，封閉毛細管切口不允許使用明火，合適的焊接溫度為240℃。1個循環回路毛細管損壞量不得超過8個毛細管回路，每片損壞量不應超過3個回路，否則需更換毛細管席或者補足毛細管面積，更換部分或整片毛細管席視損壞情況而定。毛細管系統連接水管、配件、閥門等的材質應為非腐蝕性，可以是塑料、不銹鋼、紫銅、黃銅等非腐蝕性材質，毛細管席及管線、管件必須避免受到紫外線的直接照射。

3.2風系統

本項目的風系統采用全新風系統，商品房新風換氣次數大于0.7次。新風系統分段送風，每棟樓分高低區，低區新風機組放在地下新風機房，高區新風機組放在屋頂新風機房，采用帶PM2.5空氣處理系統的組合式熱回收新風機組，為達到室內濕度及通風的設計要求，夏季低溫除濕，冬季升溫加濕。冬季和夏季集中新風系統與排風系統24h運行。

新風機組夏季新風熱回收后先用7℃的低溫冷水預冷，再經過直膨段，進行深度除濕，使機組出風含濕量達到不大于75g/kg，高溫冷水先進入冷凝器，消除排風的冷凝熱，再進入再熱段，對新風進行再熱，使出風溫度大于16℃。新風機組冬季接55℃熱水，對新風進行加熱，以確保加濕后新風達到室內設計狀態，加濕管道上設置純水機，由新風機組自帶，除鹽率大于99％。

戶內采用的送風方式為下送上回式，經過新風機組處理后的室外新風由主風管經由豎井進入各戶內送風靜壓箱處，再通過在地面層內設置的支送風管（外徑80mm×45mm的UPVC矩形送風管，送風量25m3/h左右）送至送風靜壓箱，由地板送風口送入各空調區域，每個送風口平均風速不大于0.5m/s。在各戶公共區域設置吊頂回風口，通過回風管道回到組合式空調機組的熱回收段，經熱回收后集中排放到室外。室內排風口平均風速不大于2m/s。

各戶送風管上設置70℃防火閥和定風量閥，回風管設置70℃防火調節閥；送風立管每層接入戶支管處設導流片，導流片與送風立風管夾角120°。

3.3自控系統

毛細管輻射溫度和濕度獨立控制空調系統的控制以實用、便捷、可靠為宗旨，在此基礎上可進一步優化實現采用通信設備的遠程控制。一鍵控制戶內空調系統啟停，啟停方式可以是就地設備按鈕也可以擴展為遙控器實現啟停。每個房間安裝毛細管專用溫控器，實現空調區域的溫度和濕度自動控制，也可就地手動調整設定溫度達到業主想要的房間溫度，家中無人時選擇關閉房間空調系統，或只留新風系統運行。

空調房間濕度控制為供冷季要求新風機組出風含濕量不大于75g/kg，溫度露點控制器采用大屏幕液晶顯示溫控器，采用微型處理器，運用人工智能的模糊邏輯控制，LCD大液晶顯示，運行狀態及環境溫度一目了然，造型精美、性能可靠、操作簡單。控制器具有溫度控制及防止結露的功能，通過設定參數，自動開啟和關閉水路電動閥門，從而達到調節房間溫度及制冷輻射末端防結露的目的。

房間防結露控制是房間溫控器帶有露點控制功能，通過在房間最不利表面安裝溫度傳感器，利用其監測值與房間露點溫度做比較，控制各個房間輻射供水回路電熱閥的開閉，確保房間輻射表面溫度高于露點溫度，防止產生結露。

房間的溫度和濕度控制融入智能家居系統，與通過各房間的帶露點控制功能溫控器和濕度控制器，調節各空調區域的環境溫度和濕度，并融入智能家居系統。而通過智能家居系統也可以實現智能手機、平板電腦及計算機遠程設定控制房間毛細管空調系統的啟停并進行房間的溫度和濕度控制。

4毛細管空調系統實際應用效果

本項目所采用的毛細管空調系統和傳統的空調系統比較，沒有噪聲、溫度與濕度恒定在一個舒適的范圍，加上新風設備的輔助，室內的空氣質量一直保持在優良狀態，給用戶帶來了極大的舒適度體驗。同時，由于系統本身占用空間高度極小，使業主家更敞亮、空間舒適感更好。此外，毛細管本身埋于抹灰層內，一般不會直接接觸，基本不需要維護，讓業主更省心。

結語

綜上所述，毛細管空調系統勢必會成為未來高端科技住宅不可或缺的一部分，與傳統空調系統相比，毛細管空調系統具有恒溫、恒濕、恒氧、恒潔、恒靜（5恒）的優勢。輻射式散熱，溫度分布均勻；外界空氣通過新風調濕機組處理，冬季加濕，夏季除濕；24h不間斷置換式送風方式，可使室內CO2濃度在500ppm以下，每小時新鮮空氣被交換1～3次；新風調濕機組在向房間內送入新鮮空氣的同時，通過初、中、高3段過濾對空氣進行高效過濾除塵，能夠有效地過濾掉空氣中的粉塵、微小顆粒物和PM2.5，凈化率可達98％（甚至更高），為用戶提供醫療級別的凈化空氣；用戶無需開窗，沒有傳統空調室內風機運行的噪聲且無需大量送風，出風口風速≤0.3m/s，產生的空氣擾動可忽略不計。

參考文獻

[1] T/CECS 500-2018，溫濕度獨立控制空調系統工程技術規程[S].

[2]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3] GB 50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[4] JGJ 142-2012，輻射供暖供冷技術規程[S].

[5] 12SK 407-2012，輻射供冷末端施工安裝[S].

作者簡介

王耀晨（1990—），男，漢族，河北唐山人，助理工程師，工學學士，研究方向為新能源技術與應用。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-12