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1、毛细管网辐射式温湿度独立控制 空调系统的设计 无锡市海岸新城投资有限公司 撒世忠 搞要：阐述了毛细管网辐射式空调系统与温湿度独立控制耦合的系统设计，探讨了该系统设计的 计算过程，希望能为设计人员提供参考。 关键词：1 毛细管盘2 温湿度独立控制3 置换通风4 新风冷凝除湿系统5 全热交换器 0引言 空调系统的节能环保已成为国家的战略目标，毛细管辐射式温湿度独立控制空调 无疑成为建筑空调行业的领先技术，以其品质健康、舒适度高、高效节能、室内无噪 声等良好特性近年来得到较高推崇。 1系统介绍 毛细管网式温湿度独立控制空调系统由地源热泵机组、室内毛细管网辐射末端、新 风热交换一除湿一置换通风系统三部
2、分组成。毛细管网辐射系统加新风除湿的空调系统 示意图如图l 所示。以下分别阐述三种系统的特性。 带搀回收的新鼠冷燃机篙 地下 换热 盈管 图l 系统组成 1 1 地源热泵机组 地源热泵是以地热能作为天然冷源，通过少量电能提升，实现夏季供冷制、备免 费热水，冬季供热的一种节能系统。在我国某些地区，地埋管换热器的出水温度能达 到1 8 C 左右，夏季可以直接满足室内辐射末端需要。所以地源热泵机组可以不用开启， 而采用自然冷却模式，可以节约大量电能。系统配备地源热泵机组两台，在夏季，一 台提供1 7 1 9 的高温冷水供毛细管网辐射末端，承担室内显热负荷；一台提供7 的 低温冷水供新风除湿机组，承担
3、新风和潜热负荷，冬季制备3 5 水供系统辐射采暖。 除此之外，为了使新风满足一定的舒适度要求，地源热泵机组内置余热回收设备，为 新风的再热提供能量，使除湿后的低温新风温度升到1 7 以上后再送入室内。 1 2 新风全热交换、冷凝除湿、置换通风系统 新风冷凝除湿系统是空调辐射系统正常运行的必要条件。一般将新风的绝对含湿 量处理到低于室内绝对含湿量2 9 k g 以上。这样，处理后的新风除了承担新风本身的 湿负荷和房间的散热量以外，还可以承担一部分室内的显热负荷。事实上，往往需要 将高温高湿的室外新风先和室内排风进行全热交换后再进入冷却盘管进行冷凝除湿。 为解决新风的再热可能造成能源浪费的问题，可
4、利用热泵机组内的余热回收产生 热水，在不增加系统能耗的前提下对新风进行再热升温处理。这一技术在目前已经很 成熟，其相比溶液除湿而言具有初投资少，不会出现除湿溶液飘液问题的优点。 室内采用通风效率高，空气零短的置换式送风方式，人脚踝处风速控制在 0 2 m s ，置换送风的送风温度低于室内温度，人体温度远高于室内温度，低温新风在 人体加热作用下上浮，包裹人体，使人体始终处于新风环境中，并继续上浮通过排风 口排出室外。这种气流方式为柱塞式单向流，如吸烟和人体异味都不会相互影响，包 括甲醛在内的各种室内环境污染以最快速度排除。置换新风实现室内空气品质的提高。 一一一一一一一一一一一垦墅 吊顶空同 图
5、2 全热交换一置换通风系统图 1 3 毛细管网辐射末端 毛细管网辐射式空调末端系统是把毛细管网安装在室内墙面、地面或顶棚上，以 水作为介质，通热水的时候向室内辐射传热，通冷水把室内热量带走，将采暖和制冷 在一套系统中实现，就像人体皮肤的毛细血管调节体温一样调节室温，柔和安静、无 噪声、无吹风感、无污染、绿色生态，健康舒适。毛细管由外径为3 3 5 5 O m m ，壁厚 0 5 m m - O 9 m m 的无规共聚丙烯塑料细管材料组成，熔接在同样材质的外径为2 0 m m 、壁 厚2 m m - 3 4 m m 的集管组成。 2 2 7 辐射供暖供冷完全不同于对流和传导的热传递方式，以节能、
6、舒适而著称。辐射 换热作为在现代建筑空调系统中推广的一种导热方式，其亮点便是：令人舒适的热传 递过程。毛细管网平面系统和常规的对流式空调系统相比，毛细管网主要是通过辐射 方式进行换热( 毛细管辐射系统夏季供水温度为1 7 1 9 ，冬季系统供水温度 3 0 - 3 5 ) ，而辐射传热的最大优点是：在室内没有吹风感、没有空气输送带来的噪音， 创造了健康的室内环境。 露点温度探头、露点保护温控器控制面板、电热执行器、分集水器、针形截止阀 互相连接，形成完整的自动控制系统，在每个房间最容易结露的位置布置露点温度探 头，随时把采集到的房间温湿度参数值反馈给自动控制系统，若房间湿负荷较大，露 点温度升
7、高到接近供水温度时，分集水器上的电热执行器会自动切断相应房间的水路， 此时除湿系统全力除湿，当露点温度降低后，电热执行器打开阀门，恢复正常工作。 电热执行器也可根据露点温控器面板上的设定值自动调节阀门的开度，进而对毛细管 的水量进行一定范围调节，控制室内温度，满足舒适度要求。 制冷时，理论测试在毛细管顶棚敷设间距为2 c m 情况下，供冷量为8 0 W m 2 ，实际 计算一般取6 5 - 7 5 W m 2 ，仅用于供热时，一般采用按4 c m 间距敷设。 图三用户侧毛细管 2 空气焓湿处理计算举例 无锡地区建筑面积5 0 0i n 的办公楼，按5 0 人计算，新风量为1 5 0 0 m 3
8、 h ，设新风 含湿量9 O g k g ( 干) ，送风温度17 1 8 ，采用表冷器除湿。室内设计工况为t 一= 2 6 ， 相对湿度5 5 ，含湿量1 1 5 4 9 k g ( 干) 。 2 1 方案的确定 根据公共建筑节能设计标准，节能建筑的冷负荷可按照5 5 W m 2 。此面积指标 是在围护结构节能相当完备的情况下取得的，可见设计此类系统是建筑综合节能效应 的体现。本项目中采用毛细管网辐射末端结合独立新风除湿系统来满足设计要求。 设计要求新风含湿量为9 O g k g ( 干) ，采用余热回收对除湿后的新风进行再加热 以满足舒适度要求。 2 2 计算新风状态参数 新风的处理过程如
9、示意图4 所示。 c 堡堂! 垦B 翕热再热 新风冷负荷 S 显热冷负荷0 4 图四新风处理过程 2 2 1 无锡地区夏季气候参数： 干球温度：T ，= 3 4 6 ，相对湿度为： 球温度：T - = 2 8 3 ，焓值H = 9 0 5 4 K J k g 2 2 2 室内不结露设计参数为： 干球温度T 。= 2 6 ，相对湿度：5 5 ， 温度T 。= 1 6 3 C ，焓值H N = 5 5 6 K J k g 。 6 4 4 ，含湿量：d = 2 1 6 8 9 k g ( 干) ，湿 室内空气含湿量D w = 11 5 4g k g ( 干) ；露点 2 2 3 新风参数： 再热前：
10、 干球温度T 。= 1 4 C ，含湿量d B = 9 O g k g 干，焓值H 。= 3 6 8 8 K J k g 再热后： 干球温度T s = 1 7 ，含湿量D s = 9 O g k g ，送风焓值H s = 3 9 9 6 K J k g 假设热回收装置的焓回收率为6 0 ，则( H ，一H 。) ( H , - H 。) = 6 0 ，所以新风经过热 交换后焓值H c 为6 9 6 1 8 K J k g 。 假设热回收装置的温度回收率为7 0 ，即( T , - T 。) ( T , - T 。) = 7 0 ，所以新风在进 入表冷器之前与热回收装置换热后的干球温度为T o
11、= 2 8 5 8 ，含湿量D c = 1 5 9 6 9 k g 。 2 3 计算新风承担的冷负荷 根据前面计算得新风进表冷器之前与热回收装置换热后的焓值为H 。= 6 9 6 2 K J K g ， 经表冷器处理后，再热前的焓值H 。= 3 6 8 8 K J K g 。 因此新风机承担的冷负荷Q 。为： 1 5 0 0 1 2 2 3 ( H c - H 。) 3 6 0 0 = 1 6 6 8 ( K W ) 式中： 1 2 2 3 一为空气由2 8 5 8 降到1 4 的平均密度，k g m 3 。 新风再热所需的热负荷Q 2 为： 1 5 0 0 1 2 2 1 ( M S H B
12、 ) 3 6 0 0 = 1 5 9 ( K W ) 式中： 1 2 2 1 一为空气由1 4 升到1 7 的平均密度，k g m 3 。 干球温度1 7 ，含湿量9 O g k g ( H S = 4 0 K J K g ) 的新风送入室内能承担的冷负荷 Q 3 为： 1 5 0 0 X1 1 9 3 ( H N - H S ) 3 6 0 0 = 7 7 5 ( K W ) 其中新风承担的显热负荷Q 4 为： 1 0 lX1 19 3 1 5 0 0X ( 2 6 1 7 ) 3 6 0 0 = 4 5 2 ( K W ) 式中： 1 1 9 3 一为空气由1 7 升到2 6 的平均密度，
13、k g m 3 。 所以毛细管网要承担的负荷为2 7 5 7 8 = 1 9 7 K W 整个系统的冷负荷为： 1 9 7 + Q 1 = 3 8 9 3 K W 因此所选一体机的制冷能力为4 0 K W ，机组内置的余热回收套管可以在夏季回收大 约1 0 的冷凝热，即4 K W 左右，完全可以满足再热的1 5 6 k w 的需要。详细结果总结见 表1 。 表一计算结果列表 新风毛细 承担管网毛细管网毛细管 建筑冷负荷新风新风 的显需承 单位面积网设计总负荷 面积指标量负荷 热冷担负散冷量铺装面 ( K W ) ( 时) ( W 时) ( m 3 )( K W ) 负荷荷 ( W 时) 积(
14、时) ( K W )( K W ) 5 0 05 51 5 0 01 6 6 84 51 9 76 5 - 7 03 0 02 7 5 3结论 毛细管网式温湿度独立控制空调系统设计的最大难点应该是保证毛细管不结露， 而目前建筑围护结构节能又很难达到设计要求，这就要求毛细管盘承担的室内负荷尽 量小一点，相应新风需要承担更多的室内负荷比例，在考虑室内置换新风是在管道流 速合理的情况下尽量把风管再做大一点，这样做有可能达不到最佳的节能效果，但实 际工程风险会小很多。 目前长三角地区房地产企业、科研单位、工程承包商等对于毛细管空调辐射系统+ 置换新风、毛细管辐射+ 溶液除湿耦合温湿度独立控制系统、毛细管辐射+ 新风冷凝除 湿耦合温湿度独立控制系统等都有一定数量的应用。他们都是空调新技术，通过合理 的设计、科学的管理应用，使空调系统更加高效节能，健康舒适。 参考文献： 1 】陆耀庆实用供热空调设计手册 M 2 0 0 8 年第二版 2 刘晓华江亿温湿度独立控制空调系统 M 2 0 0 6 年 毛细管网辐射式温湿度独立控制空调系统的设计毛细管网辐射式温湿度独立控制空调系统的设计 作者：撒世忠 作者单位：无锡市海岸新城投资有限公司 引用本文格式：撒世忠 毛细管网辐射式温湿度独立控制空调系统的设计会议论文 2011
