戶式毛細管輻射新風科技系統技術介紹

段翔 劉天偉

江蘇慧居建筑科技有限公司 江蘇南京 210000

1 戶式輻射新風系統簡介

1.1 系統定義

戶式輻射新風系統，通過整合被動式技術、新風、輻射、智能化等關鍵技術，為居住者提供健康、舒適、智慧的居住環境。該系統以分戶式冷熱源，依托于節能建筑，采取結構留洞與裝修密切配合的設計思路，結合以水為媒介的輻射吊頂做法，保證室內達到高舒適性效果。室外新風經過戶式新風機處理后，由地面送風口不間斷送入室內，通過廚、衛間上部的排風機排出，由此形成的置換式氣流組織。該系統能夠實現分戶開關，分戶計量，分室可調的功能。相比于傳統空調型式而言，該系統具備健康、舒適、智慧的三大特征。

1.2 系統特征

（1）健康。該系統采用超潔凈新風技術，室外新鮮空氣經過初效、亞高效過濾，PM2．5過濾效率90%以上，再通過獨立封閉管道送入室內，并以下送上排的送風方式，進入室內后沿地板蔓延開來，再緩緩上升，保證室內人員呼吸到的都是新鮮空氣。最低每1．5小時可將全屋的空氣置換一次，保證室內空氣的清新。且室內濕度常年保持在30%-70%，避免室內霉菌滋生，大大降低了微生物污染[1]。

（2）舒適。傳統空調吹風感強烈，夏季冷氣刺冷，冬季熱氣燥熱，且房間內各個區域溫度極不均勻，對于老人和小孩來說極易引發感冒和關節疾病。戶式輻射新風系統利用頂棚低溫輻射方式調控溫度，可以將垂直溫差控制在3℃以內，保證室內常年保持在人體舒適的溫度范圍。

圖1 頂棚輻射垂直溫差示意圖

（3）智慧。可通過手機APP遠程實時監控室內空氣質量，調節室內溫濕度和風量。可視化集成控制面板，可選擇監測溫度、濕度、PM2．5和CO2數值；智能調節系統，多種運行模式可選。

1.3 系統組成

圖2 戶式輻射新風系統組成框圖

（1）冷熱源。對于戶式輻射新風系統而言，其冷熱源的選擇十分靈活。在寒冷地區，可用低環溫型風冷熱泵、戶式地源熱泵等作為系統冷熱源；也可利用寒冷地區集中供暖的優勢，將市政供熱作為冬季熱源，夏季風冷熱泵作為冷源；還可以選擇燃氣鍋爐作為冬季熱源，具體冷熱源的選擇視具體項目而定[2]。

（2）毛細輻射系統。毛細管網敷設于室內頂面，柔和散熱制冷，避免了常規空調末端形式帶來的吹風感以及室內不同位置的溫差，室內溫度分布均衡。

毛細管網埋設在石膏吊頂下表面，主要靠輻射傳熱給建筑物供冷或供熱，與風機盤管相比無冷凝水，不會發生排水不暢及細菌滋生，且無動力設備產生噪音。

圖3 鋪設毛細管頂面輻射系統的室內環境圖

（3）置換新風系統。新風系統是溫濕度獨立調節空調系統最為重要和關鍵的子系統，新風系統承擔系統的潛熱負荷，濕度控制是輻射供冷系統能否成功運行的關鍵。在溫濕度獨立調節空調系統中，新風的設置需要滿足以下條件：

①新風滿足人員對新鮮空氣的要求；

②新風需滿足室內微正壓；

③滿足室內除濕要求。

新風給室內人員提供新鮮空氣的同時，還需要處理室內人員及新風本身的潛熱負荷。新風送風從墻角地面以不大于0．5m/s的風速送入室內，在地面蔓延形成新風湖，遇到人體等室內發熱體加熱后自然上升包裹人體，使人體始終吸入的是新鮮空氣，而人體呼出的廢氣亦隨上升氣流帶走，從廚房、衛生間等頂部的排風口排出室外。新風系統讓室內人員始終處在健康的新風環境中[3]。

圖4 置換送風方式效果圖

（4）控制系統。戶式化智能控制系統與輻射系統、新風系統密切聯系、緊密結合，是整個戶式化空調（輻射）系統的核心部件之一。

戶式化智能控制系統包含智能控制箱、全屋信息屏、溫濕度控制面板、環境參數傳感器以及電動閥門等設備與器件，其控制設備及器件模塊如圖5所示。

智能控制箱：保證整個戶式化智能系統穩定、高效的運行；

全屋信息屏：滿足用戶在操作性與可視化方面的差異性要求，用戶可以方便的觀察到系統的運行狀況，并實現對系統的一鍵控制；

控制面板：調節室內溫濕度；

環境參數傳感器：監測溫度、濕度、CO2、PM2．5、TVOC等參數。

圖5 控制系統組成示意圖

2 戶式輻射新風系統的技術性分析

2.1 新風系統設計節點

新風系統的熱濕處理是新風處理的主要任務之一，該系統新風機，集新風、除霾、除濕、加濕、供冷、供暖等功能于一體。如圖6所示。

圖6 新風機原理圖

典型戶內氣流組織為下送上排的置換式送風。送風采用地板送風，經過新風機處理后的新風由主管道進入各房間的送風分配器，再通過地面送風管送至每個風口的送風靜壓箱，由地板送風口送入室內主要功能房間。

圖7 某項目地面送風示意圖

圖8 地面風管做法示意圖

圖9 地面送風口示意圖

排風采用上排，在各封閉的房間門頭正上方安裝平衡式通風器，在戶型的衛生間和廚房設置排風口，將室內的污濁空氣排到室外。排風機與新風系統聯動開啟。與新風系統聯動的排風機總風量為新風總風量的80%。

圖10 平衡式通風器示意

圖11 排風機示意圖

2.2 輻射系統設計節點

毛細管末端的鋪裝方式應以頂面鋪設為主。主要功能房間和衛生間設置毛細管，裝修在設計吊頂時，需保證毛細管輻射面積。結構梁內需預留設置毛細管干管走向的預留洞；安裝方式上，毛細管建議鋪設在石膏板上，并且毛細管與石膏板應有固定管卡進行固定；應采用專業的噴漿材料和工藝進行毛細管表面噴漿施工，不得隨意采用其他裝修材料，噴漿的厚度應嚴格控制，一般不宜超過15mm。

圖12 毛細管安裝示意圖

毛細管網冷熱水由設置于室內廚房或衛生間吊頂內的分集水器進行分配控制。該設備如圖13所示：

圖13 分集水器示意圖

2.3 系統防結露控制

戶式毛細管輻射新風系統的難點在于夏季毛細管壁面的防結露控制，輻射系統的室內除濕由新風系統承擔，新風的送風狀態點和送風量必須與室內除濕需求相匹配，同時新排風比應控制在1:0．8，保證室內處于微正壓狀態。其次應在室內功能房間的輻射壁面上設置防結露探頭，探頭設置在容易結露的區域，當檢測到毛細管的壁面溫度接近室內空氣露點溫度時，應及時關斷該功能房間毛細管回路的上的閥門，起到對輻射系統的防結露控制。輻射系統實際運行時也應該根據設計值和室內溫濕度環境將毛細管的供水溫度設定在相對安全且可以發揮毛細管輻射能力的溫度點上[4]。

室內濕度比較高的地點是廚房和衛生間，通過設置在廚房和衛生間的排風機，將室內相對潮濕的空氣排至室外，并且保證廚房和衛生間區域的壓力略低于其他功能房間，也保證了其他功能房間的相對清潔[5]。

2.4 系統對比

圖14 系統防結露示意圖

表1 戶式毛細管輻射新風系統與常規系統之間的對比