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[原理] 毛细管空调系统的工程应用

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发表于 2016-4-13 17:23:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
毛细管空调是一种新型的空调系统形式,最初引自德国,适用于欧洲及中国北方地区以供暖为主兼顾夏季制冷的气候环境条件。经过国内十多年的应用发展,已逐渐适应于南方高温高湿环境下的居住建筑应用。
上海中鹰黑森林是较早地将毛细管空调应用于中国夏热冬冷地区的典型工程项目。该项目开始于2007年,由上海塞夫纳公司在上海地区首次将毛细管空调大规模地同时应用于多层别墅楼和高层住宅楼中,从二期做到三期,不仅提升了楼盘品质,也推动了楼盘的高端销售,其中不少做法和经验值得总结推广。

系统组成和形式

中鹰黑森林项目中,由于先期已建有能源中心,因此整个系统是按照中央空调大系统的方式实施。具体的说,在能源中心集中设置空调冷热源,由外网将冷热水输送至各分区乃至各住宅楼,每栋住宅楼集中设置换热机房和新风机房,分别集中处理冷热水和新风,再通过立管井送至各层用户的末端毛细管系统和室内新风系统。
换热机房采用板式换热机组将冷热源供给的一次冷热水处理为高温冷水或低温热水,再分送至各层用户毛细管系统制冷或供暖。考虑到毛细管席的承压能力,在高层住宅楼中进行了垂直水力分区,因此换热机组也按高低区分别设置。
由于项目对舒适度要求较高,室内分别设置毛细管天棚系统和地面毛细管系统,夏季使用毛细管天棚系统制冷,冬季使用毛细管地暖系统供暖,不仅满足室内人员“头凉脚暖”的舒适需求,同时也符合冷空气自然下降、热空气自然上浮的自然规律,节省能耗。
新风机房设置新风调湿机组,集中对新风进行能量回收、高级别过滤净化、冷热及除湿或加湿处理,通过立管井送至各层用户。在室内,采用机械动力与自然压差流动相结合的气流组织方式,在平面均匀送风、集中回风,在竖向上地送上回,以分层置换的方式在人员高度区域内形成“新风空气湖”。

防结露原理和措施

毛细管空调属温湿度独立控制系统,其中毛细管系统用于处理温度,为干式运行,而将新风处理为“干风”或“湿风”,用于夏季除湿和冬季加湿。夏季运行时,当新风系统不足以除去室内的湿度,或者毛细管席表面的温度降到露点温度时,便会在顶面出现“凝露”现象。系统是否能够能够正常运行而不凝露,决定了整个毛细管空调成败与否,也是目前褒贬不一的说法的主要来由。
通常防结露的原理和措施:首先是提高毛细管系统的供水温度,避免降到凝露危险点。同时,在毛细管席表面安装露点探测器,当出现凝露危险时,关闭相应回路的水循环,阻止毛细管席表面温度的继续下降。此时,新风依然在不停的循环并除湿,当凝露危险解除时,再由露点探测器传出信号,开启相应的回路继续制冷。
不少设计和施工人员片面的理解上述措施,一味地提高供水温度,最终导致毛细管席基本上起不了多少制冷效果,一方面加大了新风处理负荷。另一方面还不能满足室内负荷需求。实际上,通过焓湿图可以看出,室内空气的温度范围、供水水温以及新风处理点三者是密切关联的,在不同的场所,毛细管席的布置数量、水温、新风量、新风处理点等也不是一成不变的,其间的分析和定量另文详述。

节能原理和措施

毛细管空调可以在夏季通入高温冷水制冷,在冬季通入低温热水供暖。供水温度的提高或降低,能有效提高冷热源主机的工作效率,从而降低空调系统的运行能耗。本项目中,由于能源中心和室外管网都是先期完成,并且是按照常规中央空调设置,因此没有利用到这一特性节能。
毛细管空调主要以辐射传热的方式向室内供冷或供暖,与传统空调以空气对流方式传热相比,毛细管空调可在制冷时提高室温1~2℃,或在供暖时降低室温1~2℃,而获得相同的体感舒适度。这一特性也会大大降低毛细管空调的运行能耗。
还有就是控制和行为节能。毛细管空调与传统中央空调一样,可以实现分室控温或分户控温,可控性比一代楼板埋管系统要好很多,而又保持了一代系统蓄冷蓄热的特性,进一步提高了系控制上节能的可能性。当然,这也离不开用户使用时良好的行为习惯。
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