李硕
北京绿城投资有限公司 北京市 100027
摘要：毛细管辐射空调系统作为一种比较新型的、节能的、舒适的空调系统，克服了传统空调系统中的一些难题，能够将天然冷源和工业废热有效利用起来，给室内营造一个舒服的环境。基于此，文章简述了毛细管网辐射空调系统及其优缺点，又结合北京某办公楼项目，针对毛细管网辐射空调系统在办公建筑中的实际应用展开了详细论述，以期为推广毛细管网辐射空调系统技术，进一步优化建筑节能做应有的贡献。
关键词：毛细管网辐射空调系统；办公建筑；优缺点；应用
1毛细管网辐射空调系统简介
毛细管网辐射空调系统是一种将其末端的细小管道制成网状，并布置到地面、顶棚或者墙面上的以水为媒介可供暖、可供冷的辐射空调系统[1]。同时，毛细管网辐射空调系统的构成原理也是根据植物的叶脉和动物及人体的皮下血管组织进行能量传输的原理，通过仿真模拟而设计研发出来的，相比传统空调系统，性能更加先进。在毛细管网辐射空调系统中，常用Φ3.35mmx0.5mm的导热塑料管作为毛细管，用Φ20mmx2mm塑料亀毛细管作为分集管，并采取热熔焊进行连接。
应用毛细管网辐射空调系统进行供暖的过程中，应注意要使用低温热水，供水温度应控制在30℃~40℃，回水温度应控制在3℃~6℃。供冷的过程中，适合使用高温冷水，控制供水温度在12℃~16℃，回水温度应控制在2℃~5℃，且供冷表面温度需高出室内空气露点温度1℃~2℃，并要低于20℃，以此来预防空调表面结露。此外，根据毛细管网辐射空调系统的末端接管方式不同，其可分为5中掺加的安装形式：若对室内温度场分布的均匀性没有什么要求的话，为节约成本，可以选择串联方式连接（如图1所示）；反之则可以选择中供边回方式进行连接（如图2、图3所示）；考虑水系统的水力特点，若末端毛细管网所占水系统的阻力比较大的情况下，为了节约成本，可以选用并联异程方式进行连接（如图4所示）；反之则应选择并联同程的方式连接（如图5所示）。鉴于此，安装毛细管网辐射空调系统时，一定要结合实际的水力特点及室内温度要求来选择合适的安装方式。
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2毛细管平面辐射空调系统优缺点分析
2.1优点
相比于传统空调系统而言，毛细管网辐射空调系统有着诸多优势，主要表现有以下几点：
（1）节省室内空间
比如，就安装风机盘管空调而言，此空调系统需在房间顶部以下铺设许多的冷冻水管、冷却水管及凝结水收集管等，且也需往屋顶安装风盘、新风机和各种风管等，还需要在墙上钻孔，这样会浪费很多的层高，增大了建筑投资。而毛细管网辐射空调系统的厚度很小，通常都在5mm以内，充满水之后的重量也就达到600g/m2~900g/m2，由此可见，应用毛细管网辐射空调系统既不会增大建筑承重梁的荷载，也可节省很多的室内空间，而且安装方便。
（2）舒适性高
毛细管网辐射空调系统的换热方式不同于传统对流式空调系统，采用温湿度独立控制方式，毛细辐射末端承担室内显热负荷，通过辐射的方式与室内进行热量交换。以辐射方式调节室温，能够避免空调对人体直吹的不舒适感，人体舒适度更高。
新风系统可采用置换通风形式，即“下送上回”的方式，在地面设置新风口，以低于0.3M/S的风速送入各房间，利用冷、热空气比重差异，使新风在送入户内形成“新风湖”，再通过室内上部的排风口排出，完全置换通风，杜绝交叉污染，使得室内空气保持健康新鲜。
（3）节能性强
毛细管网辐射空调系统属于是一种温湿度可以独立进行控制的系统，毛细管网只是负责承担室内的显热负荷，而潜热负荷则是有新风系统负担，这样可以有效规避传统空调系统湿热联合处理而产生的能量损失，同时，新风系统只负担潜热负荷及新风负荷，也减小了新风量，也减小了风机能耗。此外，毛细管网辐射空调系统是使用高温冷水及低温热水来实现供冷及供暖，在冬季制热工况时，采暖要求供水水温28~32℃，在夏季制冷工况时，制冷要求供水水温16~18℃，因此由于供水温度的提高，制冷机的性能系数也有明显提高。当使用地源/水源热泵作为整个毛细管空调系统的冷热源时，则毛细管网热效率可以进一步提升，从而减少一次性能源的消耗，比传统中央空调节能70％以上。毛细管网系统属于温湿度独立控制系统，毛细末端仅承担室内的显热负荷，
（4）绿色环保
毛细管网辐射空调系统安装通常可以利用抹灰来将其安装到房间的天花板中，整个系统均是在封闭中进行运行，既避免了废水污染，也不会在室内有风机、电机等运转装置，避免了噪音影响。毛细管都是用PP-R原料制成的，使用年限达50年以上，环保无毒，可以回收进行循环使用。
2.2缺点
相对于常规空调系统而言，毛细管网辐射空调系统也不是只有优点，也存在一些缺点，具体如下：
2.2.1室内空气露点对其冷却能力有所限制
毛细管网辐射空调系统运行过程中，若表面温度太低，且温度小于房间露点温度的情况下，室内空气内的水分便会在空调系统表面结露，从而影响房间的卫生及美观，这时就需要将供水温度调高，进而就会减小辐射供冷量。同时，毛细管网辐射空调系统对表面材料的热工条件要求比较高，需要选用预防结露性比较好的材料。
2.2.2对新风系统要求较高
由于湿度控制需有新风来承担，所以对新风系统的热湿处理及卫生条件要求较高。
2.2.3初始投资较高
目前毛细管辐射系统尚属高端产品，相比传统的空调末端系统，初始投资会比较高。
2.2.4对水质要求严格
由于末端辐射管网较细，为了避免结垢及堵塞，需要对水质进行严格的处理，系统水处理设备的初期投资和运行费用都将要增加。
即便毛细管网辐射空调系统优点及缺点共存，但是该系统总体是优点大于缺点，且现有的缺点是无法阻碍毛细管网辐射空调系统发展的，目前在办公建筑中有了越来越广泛的应用了。但是，对于毛细管网辐射空调系统来说，其属于是一种新型的空调系统，国家层面还未对其形成完善的规范及标准，因此，毛细管网辐射空调系统在适用性方面还有很大的挖掘潜力及价值。
3应用实例分析
3.1工程概况
北京某办公楼项目规划用地面积2800m2，总建筑面积13050m2，地上七层，地下两层，其中地上建筑面积9800m2，地下建筑面积3250m2。
3.2设计方案
根据不同业主需求，该项目3-7层采用毛细管网+置换新风系统，1-2层采用常规风机盘管+新风系统。冷热源均采用风冷热泵系统+区域热力站，主要设备情况见表1。
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3台循环水泵（2用一备）
3.3空调系统
3.3.1冷热源系统（见图6）
（2）冷热源系统整体考虑，分区域设置计量表
（3）屋顶设置空气源热泵机组作为过渡季冷热源以及系统补充冷热源。
（4）1-7层夏季总供冷量约500kW，冬季总供热约200kW。
（5）空调一次水系统，为空调机组和风盘服务，夏季6/13℃，冬季60/45℃；经板换后为毛细系统服务，供回水温度17/20℃，32/28℃；冬季经板换后为地暖服务，45/35℃。
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图6冷热源系统示意图
3-7层采用毛细管网空调系统，下面简要介绍该部分系统设置形式：
3.3.2空调水系统
（1）空调系统划分南区及北区两个环路。
（2）两个环路分设换热机组，且连接不同的风冷热泵。
（3）实现南北分区的空调运行模式以及供回水温可根据各自负荷特性进行调整。
（4）因毛细管辐射末端的温度变化调节较慢，外区独立办公室及会议室因负荷变化较大，设置毛细管席+地板嵌入式风盘或吊顶隐藏式风盘等，以缩短室内温度变化的响应时间，提高热舒适度。
3.3.3空调水机房布置
（1）于3层和6层各设置一个毛细换热机房，分别为3层-5层和6层-7层两个不同产权单位服务。
（2）因考虑北区与南区分设系统，便于过渡季同时供暖和供冷，每个机房内分别设置设置两套板换机组。
（3）换热机组集成板换、循环泵、补水泵、定压系统以及控制系统。
（5）机房内单设加药和脱气装置。
（6）毛细空调系统采用变流量，循环水泵变频控制，更节能。
3.3.4空调风系统
（1）6层及7层产权单位新风机组设置于6层新风机房内；3层-5层产权单位新风机组分别设置于3层和5层
（2）新风机组采用双冷源形式，新风量约为6000~8000m3/h。
（3）每个办公区和独立办公室分设送风口，最小新风量标准按30m3/h.人。
（4）独立办公室和会议室吊顶内设置通风联通口；公共区集中设置回风口。
（5）办公区和会议室设置CO2传感器，冬季和过渡季可根据CO2浓度调节送风量。
（6）因垫层高度有限，无法实现大面积地送风方式，主要采用顶送风方式。
（7）个别领导房间或展示房间可根据精装形式设置地面送风方式。标准层新回风比约0.8，首层约0.6。
3.3.5空调风机房布置
双冷源热回收新风机组主要功能段包括：①水盘管表冷器，提供新风预冷/预热用；②压缩机直膨段，满足夏季深度除湿需求；③过滤段，G4+双级静电过滤+F9；④高效转轮式全热回收装置（焓效率>75%）；⑤高压微雾加湿装置（用纯水加湿）。
3.3.6难点房间空调系统方案
外区多为领导办公室，房间面积尺寸受限，进深较浅，单位面积负荷较大，顶板敷设管席散热量有限，且侧墙因家具布置等因素，可敷设管席的面积较小，难以满足负荷要求。
解决方案为，此类房间采用延外窗周边设置地板嵌入式风机盘管系统，以满足此类房间的负荷需求。空调水管从下层天花接入。地板嵌入式风盘极限高度100mm，宽度250mm。
3.3.7节能与安全
（1）节能措施
①冬季夏季均使用大区冷热源系统，且直接接入，尽量降低运行能耗。
②末端主要采用辐射空调系统，减少室内风机运行噪音与能耗。
③办公和会议人员相对密集区域采用CO2传感器，根据人员密度进行新风调节。
④采用高效风冷热泵机组和高效热回收新风机组。
⑤换热机组采用变频水泵，根据末端压力进行调节。
⑥风机、水泵等选型时均处于设备高效区。
⑦根据各功能分区及使用特点，能量单独计量。
（2）安全措施
①主要采用辐射空调形式，无噪音和吹风感，温度分布更均匀，安静节能。
②冷热负荷变化较大的外区办公室和会议室辅助采用地板嵌入式风盘或隐藏风盘，调节更灵活，温度变化更迅速，舒适度更高。
③风机、水泵、热泵等设备根据设备运行特性选用合理减震措施，运行更安静。
④首层大堂设置地板辐射供暖系统，且增大新风正压量，避免冷风侵入。
4总结
随着建筑技术及暖通空调技术的不断发展，毛细管网辐射空调系统在办公建筑中逐渐推广应用。但我们需要注意到，办公建筑与住宅建筑的功能特点上存在较大不同，例如：人员数量的不稳定及波动性，靠近外围护结构的独立办公室等，此差异亦会使得两类建筑在应用毛细管网辐射系统时，需要进行差异化适配调整，以匹配不同建筑的特点。同时在办公建筑中应用中，还应注意在复杂吊顶造型的面层中敷设管席存在一定匹配困难，需与精装专业密切配合。
毛细管网辐射空调系统技术目前在各地产项目中推广速度较快我们需持续不断进行深入研究与提升，促使其在应用过程中可以进一步降低造价成本，提高运行效率及效果，进而加快毛细管网辐射空调系统的推广及应用。
参考文献
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