近年來，隨著建筑節(jié)能的技術(shù)的發(fā)展，以溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)為理論指導(dǎo)的冷暖輻射系統(tǒng)成為專家、學(xué)者和綠色能源企業(yè)的追逐的熱點(diǎn)。因其包括室內(nèi)供暖、制冷、濕度調(diào)節(jié)及空氣調(diào)節(jié)等營造高品質(zhì)的室內(nèi)環(huán)境，獨(dú)特的優(yōu)勢深受用戶的歡迎；加上能利用可再生能源，極大地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，滿足綠色建筑的指標(biāo)及聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織規(guī)定的健康住宅標(biāo)準(zhǔn)，受到眾多開發(fā)商的親睞，朗詩、鋒尚、包頭中鐵、中鷹等房產(chǎn)商紛紛進(jìn)軍該領(lǐng)域，塑造出一個個典型案例。本文通過走訪調(diào)查以毛細(xì)管網(wǎng)冷暖輻射系統(tǒng)為代表的企業(yè)、工程商和消費(fèi)者反饋信息，揭示這種領(lǐng)先技術(shù)在歷史、現(xiàn)狀及未來的發(fā)展前景展望。
歷史
20世紀(jì)70年代，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，交聯(lián)聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管等塑料管材的相繼出現(xiàn)，使輻射供暖供冷技術(shù)引起了世界各國的制造商、設(shè)計(jì)師以及用戶的極大興趣，新理論新技術(shù)的研究開始了飛速發(fā)展。1973年，德國科學(xué)家發(fā)明了毛細(xì)管平面輻射式空調(diào)末端系統(tǒng)(以下簡稱毛細(xì)管末端系統(tǒng))，被視為一次末端革命；并明確規(guī)定了輻射吊頂表明溫度和供回水溫度等技術(shù)參數(shù)要求，奠定了該技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，特別是20世紀(jì)90年代以后輻射供冷與空調(diào)送風(fēng)技術(shù)相結(jié)合，在一定程度上解決了輻射供冷的冷量和冷凝水問題，使輻射供冷的應(yīng)用區(qū)域得到廣泛延伸。在德國，先后經(jīng)過了柏林科技大學(xué)的HerrmannRietschel學(xué)院、FachinstitutfrKlimatechnik(空調(diào)技術(shù)專業(yè)機(jī)構(gòu))、Gies-senTFH(技術(shù)專業(yè)大學(xué))、斯圖加特科技大學(xué)歐洲標(biāo)準(zhǔn)檢測中心、(建造氣候分析站的專業(yè)機(jī)構(gòu))等的檢測和測量；后來一直采用歐洲通用DE德國DIN4706毛細(xì)管標(biāo)準(zhǔn)。最早是以金屬網(wǎng)片的形式用于軍用設(shè)施的降溫方面的，后來以PPR材料替代，以降低故障率和成本，并成功運(yùn)用于建筑領(lǐng)域。德國城市柏林的國會大廈和Zollernhof大廈、德累斯頓的Saxonia會展中心、BotschaftvonQuatar、HotelKempinski、LinderHotel、ParkhotelQuellenhotAachen、GrandHotelHeiligendamm等；法國巴黎的Beaune酒店和雀巢總部大廈、英國倫敦的肯辛頓宮和Hypo銀行等均不同規(guī)模的應(yīng)用了該技術(shù)，效果良好。2002年，美國能源部將輻射吊頂列入美國當(dāng)今和未來15項(xiàng)空調(diào)節(jié)能技術(shù)之一。我國在該領(lǐng)域起步較晚，隨著與國際的技術(shù)交流加強(qiáng)，冷暖輻射技術(shù)逐步進(jìn)入我國，并有不少企業(yè)開始將這一技術(shù)與我們的建筑特點(diǎn)和氣候環(huán)境相結(jié)合，技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，甚至技術(shù)也從曾經(jīng)的商業(yè)機(jī)密到后來的公開式技術(shù)培訓(xùn)，如圖博節(jié)能科技與上海安貞暖通舉辦的冷暖輻射系統(tǒng)培訓(xùn)班。由于這種末端技術(shù)與新興的熱泵技術(shù)相結(jié)合，可以利用可再生能源進(jìn)行供暖供冷，極大地拓展了應(yīng)用領(lǐng)域，加上技術(shù)日趨完善，市場需求呈現(xiàn)快速上升階段。
技術(shù)原理
高效末端技術(shù)
末端是指傳送能量介質(zhì)載體，傳統(tǒng)的地暖末端能效比COP較低，只有0.7～0.9，能源浪費(fèi)較大，相對于傳統(tǒng)的地暖末端，毛細(xì)管網(wǎng)換熱器與地源熱泵或空氣源熱泵結(jié)合，加上合理的控制組成一個節(jié)能系統(tǒng)，節(jié)能可達(dá)70％；如果再配套太陽能和冷熱儲能系統(tǒng)，節(jié)能可達(dá)90％左右，COP值達(dá)到3以上。所謂高效末端，即在輻射供暖/制冷中通過各種技術(shù)優(yōu)化，大幅提升輻射供暖/制冷效率，節(jié)省供暖/制冷耗費(fèi)的末端形式，它的核心是通過提高單位散熱面積最大化來滿足供熱低溫化、制冷高溫化的散熱末端，此末端節(jié)能效果更佳，而毛細(xì)管網(wǎng)就是這樣的高效末端。在夏季可以通過在毛細(xì)管網(wǎng)中循環(huán)15-19℃冷水，利用熱傳導(dǎo)原理達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的；冬季則可以通過循環(huán)30-33℃的熱水實(shí)現(xiàn)供熱。
是利用仿生學(xué)原理，模仿人體中的毛細(xì)血管，由3.40.55mm或4.30.8mm的PPR聚丙烯毛細(xì)管組成間距在10mm～30mm的網(wǎng)柵。承擔(dān)運(yùn)載熱量的水媒在管內(nèi)保持0.05~0.2m/s的流速，而每個平米的毛細(xì)管網(wǎng)柵只含有0.4升水，系統(tǒng)運(yùn)行時水溫溫差2～3度，毛細(xì)管網(wǎng)為大流量小溫差的高效輻射末端。通過毛細(xì)管網(wǎng)提高單位散熱面積最大化來滿足供熱低溫化、制冷高溫化的散熱制冷末端，經(jīng)過實(shí)測供熱溫度只需35℃以下就可滿足室內(nèi)20℃，設(shè)計(jì)匹配溫差是5℃。毛細(xì)管網(wǎng)與熱泵組成高效暖通系統(tǒng)，COP值遠(yuǎn)大于普通暖通系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)，與普通系統(tǒng)相比，節(jié)能達(dá)到50%以上。
⑴高效節(jié)能：毛細(xì)管網(wǎng)柵可直接安裝在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面中，如房間的墻面、天花板、地面，通過對超薄的毛細(xì)管網(wǎng)柵（4.30.8mm）供應(yīng)冷熱水（夏季供水溫度16-20℃，回水溫度19-23℃；冬季供水溫度30-35℃，回水溫度28-32℃）來調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境溫度，毛細(xì)管網(wǎng)本身的散熱面積比傳統(tǒng)采暖/制冷管道系統(tǒng)大很多，故具有更高效的節(jié)能效果。
⑵極高舒適度：系統(tǒng)的溫度調(diào)控60%靠輻射，40%靠對流，無論供暖還是制冷，與傳統(tǒng)的管道采暖系統(tǒng)相比，溫度波動較小，變化均勻，輕柔安靜，沒有空氣流動和設(shè)備噪聲,能達(dá)到最為舒適的室內(nèi)空間。
⑶安裝方便、節(jié)省空間：毛細(xì)管網(wǎng)柵安裝厚度一般為15-20mm，充滿水重量在600－900g/m2，可以靈活敷設(shè)在墻壁、地面或天花板上，安裝極為方便。譬如一座20層的使用傳統(tǒng)中央空調(diào)的大廈，如果使用毛細(xì)管網(wǎng)能夠節(jié)省出2層空間，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，毛細(xì)管網(wǎng)冷暖輻射系統(tǒng)不僅適合于新建筑，對于既有建筑的節(jié)能改造更有傳統(tǒng)空調(diào)不可替代的意義。
⑷綠色環(huán)保：采用PPR原料制造，衛(wèi)生無毒，可以回收再進(jìn)行循環(huán)使用，不會對環(huán)境造成污染，系統(tǒng)封閉運(yùn)行，不產(chǎn)生廢水、廢氣等污染，空氣不對流，無塵且能降噪。
⑸壽命長久：系統(tǒng)始終在低溫低壓下運(yùn)行，可避免高溫高壓帶來的管路破壞，由于供水溫度不高，所以管道內(nèi)壁不產(chǎn)生水垢。系統(tǒng)完全采用PPR、紅銅等防腐蝕材料，優(yōu)質(zhì)的PPR毛細(xì)管網(wǎng)柵常溫常壓下使用五十年也能保持如新。
⑹免維修：每片毛細(xì)管網(wǎng)柵在出廠前都要經(jīng)過5倍于實(shí)際工作壓力（2MPa）的長時間嚴(yán)格測試，安裝完成后還要用8-10MPa壓力對整個系統(tǒng)進(jìn)行打壓測試，當(dāng)時如果出現(xiàn)漏點(diǎn)可以熱熔焊接方式安全修復(fù)，如果打壓測試時沒有漏點(diǎn)，埋藏部分將可以終身免修。
溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)
溫濕度獨(dú)立控制是一種空調(diào)設(shè)計(jì)方式，是指通過一定的技術(shù)手段來分別實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的溫度、濕度控制。滿足溫度、濕度控制需求的處理設(shè)備、裝置可以有多種多樣的方案和形式，地源熱泵同樣也可以作為溫度控制、濕度控制的設(shè)備應(yīng)用到溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)中。夏季時，可以利用地源熱泵系統(tǒng)制備高溫冷水（16~18℃），供給干式風(fēng)機(jī)盤管、輻射板等末端設(shè)備來實(shí)現(xiàn)溫度控制，需要注意的是在制取高溫冷水時，熱泵系統(tǒng)中壓縮機(jī)工作的壓縮比要明顯小于制取低溫冷水時的壓縮比；也可以利用地源熱泵制備低溫冷水（如7℃），利用低溫冷水對新風(fēng)冷凝除濕，得到干燥的空氣后送入室內(nèi)排除室內(nèi)濕負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)濕度控制。冬季時，地源熱泵可制取熱水（40℃左右），通入干式風(fēng)機(jī)盤管、輻射板等末端設(shè)備來實(shí)現(xiàn)供熱。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)勢：
1）采用溫濕度獨(dú)立控制的空調(diào)方式，機(jī)組效率大大增加，夏季熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組COP（性能系數(shù)）在5.5以上，水源熱泵COP（性能系數(shù)）也可達(dá)到8.5以上；
2）溶液可有效去除空氣中的細(xì)菌和可吸入顆粒，有益于提高室內(nèi)空氣品質(zhì)；
3）系統(tǒng)無冷凝水的潮濕表面，送風(fēng)空氣品質(zhì)高，確保室內(nèi)人員舒適健康；
4）真正實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)，精確控制室內(nèi)參數(shù)，提高人體舒適性；
5）除濕量可調(diào)范圍大，可精確控制送風(fēng)溫度和濕度，即使對于潛熱變化范圍較大的房間（如會議室），也能夠始終維持室內(nèi)環(huán)境控制要求；
6）熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組與水源熱泵均可冬夏兩用，與常規(guī)系統(tǒng)相比，可以節(jié)省蒸汽鍋爐與熱水換熱器的投資費(fèi)用。
國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀
威海海御19上海朗詩綠島樣板別墅
合肥綠地內(nèi)森莊園中鐵諾德國際花園
結(jié)論
人類一方面追求健康舒適的居住環(huán)境而消耗大量的能源，另一方面對石化能源的過度消耗導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境的惡化，使得尋求可持續(xù)型能源利用成為了一個解決兩者矛盾的關(guān)鍵，加上我國建筑能耗與節(jié)能的現(xiàn)狀和十二五期間節(jié)能減排目標(biāo)，使冷暖輻射技術(shù)會在最近幾年內(nèi)得到大范圍推廣和人們關(guān)注的焦點(diǎn)，預(yù)示著冷暖輻射系統(tǒng)技術(shù)將走向一個快速增長期。
參考資料
《低溫?zé)崴膳┒搜b置》中國建筑工業(yè)出版社2011年1月
《溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)》中國建筑工業(yè)出版社2006-01-01
圖博節(jié)能科技網(wǎng)站
《毛細(xì)管網(wǎng)輻射空調(diào)末端系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》
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