淺談毛細(xì)管網(wǎng)低溫輻射供暖供冷系統(tǒng)

摘 要：本文針對(duì)建筑能耗日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)，通過(guò)與傳統(tǒng)供暖方式進(jìn)行對(duì)比，探討新型的高舒適度高節(jié)能的高效換熱器。

關(guān)鍵詞：毛細(xì)管網(wǎng) 低品位能源 舒適 節(jié)能

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（a）-0091-02

能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的開(kāi)發(fā)利用極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展，但人類文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的進(jìn)一步消耗，節(jié)能減排已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重中之重。而在能源消耗中建筑能耗所占的比例非常大，在我國(guó)，建筑能耗占總能耗的27%以上，而且還在以每年1%的速度增長(zhǎng)，因此，建筑節(jié)能被列為我國(guó)中長(zhǎng)期節(jié)能規(guī)劃的重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)工程。

1 毛細(xì)管網(wǎng)起源

在自然界中，利用充滿水的毛細(xì)管網(wǎng)進(jìn)行傳熱的例子很多，例如植物的葉脈或人體皮下組織的毛細(xì)血管都是利用這種原理與周圍環(huán)境成功地進(jìn)行了傳熱交換，達(dá)到自身溫度調(diào)節(jié)的目的。德國(guó)科學(xué)家根據(jù)這種仿生學(xué)原理在20世紀(jì)70年代發(fā)明了一種新型空調(diào)末端系統(tǒng)形式—— 毛細(xì)管網(wǎng)輻射空調(diào)末端系統(tǒng)，它于2005年被引入中國(guó)，在清華大學(xué)的節(jié)能示范樓進(jìn)行展示，從此引領(lǐng)了中國(guó)新型高舒適度高節(jié)能的高效換熱器的發(fā)展。

2 毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)介紹

毛細(xì)管網(wǎng)由若干毛細(xì)管以并聯(lián)方式與兩根主管連接而成，散熱面積大，壁薄導(dǎo)熱性好，傳熱速度快，水力分布均勻，水力損失小，是理想的高效換熱器，又因?yàn)槭荘PR原料，具有耐高溫、耐高壓和耐腐蝕的優(yōu)良性能，輕薄柔韌、安裝靈活，在室內(nèi)地面、墻面和頂棚都可以安裝，隱蔽在裝飾面層下，讓建筑物有了一層可以調(diào)節(jié)室溫的皮膚。

2.1 毛細(xì)管網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新

2.1.1 技術(shù)成型原理

（1）PPr原料的可塑性和可成型加工性，PPr成品的可焊接性。

（2）PPr管材具有可導(dǎo)熱性，柔韌，耐腐蝕，不結(jié)垢，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

（3）PPr管材具有可粘接性，通過(guò)普通的粘結(jié)劑可以和塑料、金屬箔等粘接。

（4）管網(wǎng)為并聯(lián)分集水類型，主管直徑是支管直徑的6.4倍以上，可讓每根支管均勻過(guò)水的同時(shí)，徹底排出管內(nèi)的空氣；合理的壁厚設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的承壓能力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的2～3倍。

（5）采用毛細(xì)管網(wǎng)進(jìn)行熱交換，換熱面積大，換熱管間距小，可采用低溫差進(jìn)行加熱或制冷。

（6）換熱管的直徑小，可很方便地放置在地板、天花板和周邊的內(nèi)墻內(nèi)。

（7）和泡沫塑料板和金屬箔粘接，使保溫更好，散熱效率更高。

2.1.2 技術(shù)指標(biāo)

（1）原料為PP-R、PE-RT或PB材料都可以制造，可應(yīng)用溫度范圍-30℃～95℃；

（2）主管道規(guī)格：外徑：20 mm，內(nèi)徑：16 mm；支管管道規(guī)格：外徑：4.3 mm，內(nèi)徑：2.5 mm；支管間距可根據(jù)設(shè)計(jì)任意調(diào)節(jié)，管網(wǎng)形狀可根據(jù)使用場(chǎng)合定制。

（3）管網(wǎng)系統(tǒng)長(zhǎng)期承壓能力：20 kgf/cm2；爆破壓力5.6 MPa。

（4）耐水溫度：60℃。

（5）加熱介質(zhì)溫度一般不超過(guò)35 ℃即可達(dá)到暖氣片（加熱介質(zhì)溫度為85 ℃）的效果，節(jié)能非常明顯的同時(shí)，具有更為明顯的舒適度；制冷介質(zhì)溫度一般不低于18 ℃即可達(dá)到所需的舒適溫度。

（6）復(fù)合結(jié)構(gòu)散熱能力200 W/m2，制冷100 W/m2。

（7）通過(guò)5000次冷熱循環(huán)試驗(yàn)和8760 h耐溫耐壓試驗(yàn)。

2.1.3 技術(shù)創(chuàng)新

（1）毛細(xì)管的成型技術(shù)：由于PPr原料加工溫度高，粘度大，成型困難，商品化的PPr管材最小外徑為16 mm，經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使用新的生產(chǎn)線，生產(chǎn)出外徑為4.3 mm，內(nèi)徑為2.5 mm的毛細(xì)管。

（2）塑料管道的焊接一般需要塑料管件，如彎頭、三通等，同時(shí)管道外徑一般不小于12 mm，本技術(shù)不僅不需要塑料管件，而且管道的外徑小至4.3 mm，甚至更小至2～3 mm，并且可并列連續(xù)封閉焊接，間距和形狀均可調(diào)節(jié)。如圖1所示。

2.2 毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)比較傳統(tǒng)空調(diào)及地暖系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

2.2.1 安裝方面

（1）毛細(xì)管網(wǎng)末端占用建筑凈空小，節(jié)省建筑空間。在空調(diào)房間內(nèi)找平后的吊頂下或墻面上先鋪設(shè)毛細(xì)管網(wǎng)，然后抹上5～10mm厚的灰泥，形成輻射面即可。

（2）毛細(xì)管網(wǎng)布置靈活，施工方便：由于毛細(xì)管重量比較輕，因而布置比較靈活，有多種安裝方式，如吊頂抹灰安裝、墻面抹灰安裝、金屬模塊安裝等，其施工比較方便。且一旦安裝完畢，無(wú)需要任何維護(hù)費(fèi)用。

（3）由于毛細(xì)管網(wǎng)比較輕柔，故在遇到有障礙物比如馬桶、潔具時(shí)，毛細(xì)管網(wǎng)可以扒開(kāi)或者貼齊布置。

（4）安裝過(guò)程中，如遇到管網(wǎng)被破壞，毛細(xì)管網(wǎng)可以隨意切除損壞段，不影響水流量和將來(lái)的承壓保護(hù)（低溫低壓）。

2.2.2 舒適度

（1）高舒適性：經(jīng)實(shí)踐表明，輻射是舒適性最高的傳熱方式。而毛細(xì)管網(wǎng)輻射空調(diào)末端系統(tǒng)60%的冷量和熱量都是通過(guò)輻射的方式進(jìn)行的，因而較其他形式的末端形式舒適度比較高。

（2）最為安靜的空調(diào)系統(tǒng)：與傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管相比（風(fēng)機(jī)盤(pán)管存在電機(jī)、風(fēng)機(jī)等室內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，因此，會(huì)產(chǎn)生35～45dB左右的噪音），毛細(xì)管網(wǎng)平面輻射式空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有室內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，不會(huì)產(chǎn)生任何室內(nèi)噪音，是最為安靜的空調(diào)系統(tǒng)。

（3）沒(méi)有冷凝水盤(pán)、不存在細(xì)菌滋生源：毛細(xì)管網(wǎng)埋設(shè)在吊頂內(nèi)，主要靠輻射傳熱給建筑物供冷或供熱，與風(fēng)機(jī)盤(pán)管相比沒(méi)有凝結(jié)水系統(tǒng)，不會(huì)發(fā)生排水不暢，造成滴水等現(xiàn)象，也不存在傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管滴水盤(pán)中滋生細(xì)菌，影響室內(nèi)衛(wèi)生條件的現(xiàn)象。

（4）通過(guò)布管間距和布管方式區(qū)別，使毛細(xì)管網(wǎng)的單位輻射面積是常規(guī)水暖PERT＼PEX的近3倍，所以毛細(xì)管網(wǎng)單位輻射制熱量大大高于常規(guī)水暖PERT＼PEX；由于毛細(xì)管網(wǎng)間距很小（標(biāo)準(zhǔn)20 mm間距），為單元布置（供回路徑短，單位流量大于常規(guī)水暖），所以毛細(xì)管網(wǎng)只需要15～30 min就可使房間溫度達(dá)到預(yù)設(shè)效果，常規(guī)水暖PERT＼PEX熱慣性最好的回型布法所產(chǎn)生的加熱時(shí)間也至少需要1～2 h（需要地表面先達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，再慢慢傳熱輻射）。

2.2.3 節(jié)能

（1）節(jié)能效果顯著：通常毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)的夏季供水溫度為17 ℃，冬季的供水溫度為35 ℃，相對(duì)于傳統(tǒng)空調(diào)有較高夏季供水溫度和相對(duì)較低的冬季供水溫度，可以有效利用低品位能源，提高能源利用率。

（2）較強(qiáng)的蓄冷能力：在系統(tǒng)關(guān)閉或停電等狀態(tài)下的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)溫度都不會(huì)升高（夏季）或降低（冬季）。

（3）熱慣性小，普通地板采暖熱慣性一般4～6 h，毛細(xì)管網(wǎng)熱慣性0.5 h，便于分區(qū)分時(shí)智能溫控，不但舒適性強(qiáng)，更有利于節(jié)能。

（4）毛細(xì)管網(wǎng)制熱時(shí)不需要像常規(guī)水暖采暖時(shí)地表面先吸熱再傳熱，毛細(xì)管網(wǎng)制熱直接輻射至室內(nèi)，故在4 m層高內(nèi)，毛細(xì)管網(wǎng)采暖的室內(nèi)溫度梯度保持在2 ℃～3 ℃，相比而言：常規(guī)水暖采暖的室內(nèi)溫度梯度在5 ℃～6 ℃，其大大減短了室內(nèi)裝飾材料壽命。

4 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

隨著國(guó)家進(jìn)入能源短缺時(shí)代，2006年1月1日《中華人民共和國(guó)可再生能源法》開(kāi)始實(shí)施，建設(shè)部隨之出臺(tái)了《建筑節(jié)能管理?xiàng)l例》，節(jié)省能源是我國(guó)目前一個(gè)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品面臨著巨大的市場(chǎng)需求。我國(guó)正處于城市化進(jìn)程，建筑節(jié)能是最有潛力可挖的節(jié)能領(lǐng)域，建筑節(jié)能的主要方法就是挖掘利用可再生能源和貫徹能源梯級(jí)利用的原則。毛細(xì)管網(wǎng)換熱器用35℃水溫可以采暖，用17℃水溫可以制冷，為低品位能源的高效利用打開(kāi)了空間，由于中國(guó)的建筑市場(chǎng)極其巨大，而中國(guó)政府提出的節(jié)能承諾與中國(guó)目前實(shí)際現(xiàn)實(shí)差距非常之大，如果要完成此目標(biāo)，作為暖通空調(diào)領(lǐng)域的高效末端—— 毛細(xì)管網(wǎng)空調(diào)系統(tǒng)將是無(wú)法回避的核心節(jié)能技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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