淺談毛細(xì)管在輻射空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】本文介紹了以毛細(xì)管為末端的低溫輻射空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)， 對(duì)其布置形式、冷卻性能特點(diǎn)、系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了介紹和分析。

【關(guān)鍵詞】毛細(xì)管;輻射供冷;地源熱泵

毛細(xì)管不僅在節(jié)流裝置中有很好的應(yīng)用效果，而且在新的輻射供冷技術(shù)方面也有很好的發(fā)揮，本論文主要分析毛細(xì)管輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)方面的應(yīng)用。

毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)一種新型空調(diào)末端系統(tǒng)形式，它是一種隱形空調(diào)，一般安裝在地面、墻體或天花板內(nèi)，通過把圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)表面控制在一定溫度，形成冷熱輻射面，依靠輻射面與人體、家具及其余圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的輻射熱交換進(jìn)行供暖制冷。毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)是以毛細(xì)管席為主要傳熱裝置，以水為熱媒，與冷熱源、水循環(huán)系統(tǒng)、新風(fēng)調(diào)濕系統(tǒng)和自控系統(tǒng)構(gòu)成以冷、熱輻射為主要特征的供冷、供暖空調(diào)系統(tǒng)。

系統(tǒng)工作原理如圖1[2]所示。毛細(xì)管末端示意圖如圖2[1]所示。

毛細(xì)管是輻射供冷供熱管的一種，利用充滿水的毛細(xì)管進(jìn)行換熱，類似于自然界中植物的葉脈和人體皮膚下的血管，由外徑為3.5～5.0mm（壁厚0.9mm左右）的毛細(xì)管和外徑20mm（壁厚2mm）的供回水主管構(gòu)成毛細(xì)管席[3]。毛細(xì)管席寬度范圍600～1200mm，長(zhǎng)度范圍1～12m，具體尺寸可根據(jù)安裝需要定制，且安裝方式靈活，管路和席子之間通過熱熔或快速接頭連接。

毛細(xì)管輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能、環(huán)保、熱舒適性及使用壽命等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。毛細(xì)管輻射空調(diào)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)空調(diào)中以對(duì)流散熱為主的不利因素，主要通過輻射方式供冷供熱，熱輻射交換面積大，室內(nèi)溫度變化速度快、分布均勻，無溫度死角，室內(nèi)無吹風(fēng)感，無風(fēng)機(jī)噪音，新風(fēng)系統(tǒng)能有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，降低室內(nèi)CO2濃度，并提供人體所必需的新風(fēng)量，種種措施使毛細(xì)管輻射空調(diào)能實(shí)現(xiàn)最佳的舒適度。同時(shí)毛細(xì)管席有極大的散熱表面積，熱交換效率很高。采暖時(shí)只需要系統(tǒng)內(nèi)的水溫達(dá)到28～32℃，制冷時(shí)只需要系統(tǒng)內(nèi)水溫達(dá)到16～18℃，作用溫度可降低1～2℃，毛細(xì)管席表面與室內(nèi)空氣溫差小可以有效節(jié)能[4]。通常認(rèn)為輻射供冷系統(tǒng)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能28%～40%，毛細(xì)管系統(tǒng)可以和常規(guī)制冷機(jī)及鍋爐組合使用，也可以與地源熱泵系統(tǒng)直接配套，與后者組合可達(dá)到最佳的節(jié)能效果，約70%左右。

但并不是說毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)沒有任何的缺點(diǎn)。結(jié)露這是在使用毛細(xì)管輻射系統(tǒng)時(shí)首先要考慮的問題。當(dāng)冷輻射表面的溫度低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。一般通過配置新風(fēng)系統(tǒng)除濕來解決這個(gè)問題，新風(fēng)系統(tǒng)是毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)的必須組成部分，利用新風(fēng)控制室內(nèi)露點(diǎn)始終低于冷輻射表面的溫度。

毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮其冷熱源和新風(fēng)系統(tǒng)。毛細(xì)管輻射末端可與各種高效冷熱源配套使用，其中與地源熱泵結(jié)合節(jié)能效果最好。冷熱水源由主站房提供至毛細(xì)管平面末端，由毛細(xì)管末端向室內(nèi)輻射冷熱量，實(shí)現(xiàn)夏季供冷、冬季供熱的目的。夏季供回水溫度范圍在15～20℃之間，溫差以2～3℃為宜;冬季供回水溫度的范圍在28～35℃之間，溫差以4～5℃為宜[3]。毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)可結(jié)合輔助通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行，也可單獨(dú)運(yùn)行，但不帶輔助通風(fēng)的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降或者運(yùn)行受限，所以，最常用的設(shè)計(jì)是輻射末端和通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合。通風(fēng)有窗戶通風(fēng)和獨(dú)立新風(fēng)輸送兩種方式，現(xiàn)在一般采用獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，除了滿足人體所必需的新風(fēng)量外，還可以除濕，避免輻射板表面溫度低于房間空氣露點(diǎn)溫度而產(chǎn)生的結(jié)露現(xiàn)象。同時(shí)毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)是建立在穩(wěn)定的建筑熱環(huán)境與系統(tǒng)相對(duì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，毛細(xì)管的單位面積制冷量受表面溫度限制，即空調(diào)效果與建筑結(jié)構(gòu)保溫、遮陽性能需要密切相關(guān)。

到目前為止，我國已經(jīng)有不少工程嘗試應(yīng)用了毛細(xì)管輻射空調(diào)技術(shù)，經(jīng)過工程實(shí)踐證明效果良好。隨著毛細(xì)管網(wǎng)的國產(chǎn)化及大規(guī)模生產(chǎn)大大降低了生產(chǎn)和使用成本，為這項(xiàng)新技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用提供可能。目前，毛細(xì)管網(wǎng)產(chǎn)品通過了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心的科技成果評(píng)估，得到建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心、住宅產(chǎn)業(yè)化中心的大力推廣，得到了北京市科委的創(chuàng)新基金支持，并已經(jīng)在“國奧村”這種國家重點(diǎn)工程中應(yīng)用，已經(jīng)完成和正在進(jìn)行大量示范工程[3]。可以預(yù)見毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)將以其舒適、節(jié)能、安裝方便、節(jié)約空間、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)成為未來高舒適性空調(diào)的主要發(fā)展方向。

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作者簡(jiǎn)介：

文婕，性別：女，出生年月：1988.08，最高學(xué)歷：大學(xué)本科，畢業(yè)于河北工程大學(xué)，職稱：工程師，現(xiàn)就職于山東省城建設(shè)計(jì)院，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。