毛细管辐射式空调末端系统的应用与展望

毛细管辐射式空调末端系统的应用与展望
摘要：本文结合毛细管辐射式空调末端系统的节能、舒适等特点，对传统空调末端系统与风机盘管进行了对比，提出了一种新型的毛细管辐射式空调末端系统。

关键词：毛细管辐射空调末端风机盘管
引言
毛细管辐射式空调末端系统是德国科学家根据仿生学原理在二十世纪七十年代发明的一种新型空调末端系统形式。

该系统的主要特点有：高舒适性、安静、没有冷凝水盘、不存在细菌滋生源、较强的白调节平衡能力、没有吹风感等，有利于创造健康的室内环境。

一、毛细管材料及生产、施工技术现状
（一）、毛细管网加工工艺的特殊性
在暖通空调或给排水等领域中，塑料管道的应用越来越广泛。

传统塑料管道的连接都是端与端的连接，是两根塑料管道的端口通过直通、弯头、三通等连接管件以热熔、胶粘或机械方式连接。

毛细管网的加工工艺实现了一根主管通过侧面同时与若干根支管的直接连接，传统塑料管道连接方式的局限性：
(1)、所用的管件多，连接工艺复杂，容易发生漏水事故。

(2)、连接方式限制了1根整体的管道与至少3根管道同时连接。

(3)、管道壁厚受限制。

依据现有国家标准《热塑性塑料管材通用壁厚表》(GB 10798．89)和《JBJ地面辐射供暖技术规程B．1．3》规定以热熔方式连接的热塑性塑料管道壁厚不得小于1．9mm，才能保证热熔连接的可靠性，这样就限制了可热熔的塑料管道向小管径和微小管径方向的发展，小管径管道的壁厚会远远超过满足所需压力等级的壁厚要求，不但造成原材料的浪费，壁厚过大也降低了塑料管材的柔韧性，降低了导热性能。

（二）、毛细管网的主要特点
1、结构特点。

毛细管网是集分水式结构，具有换热面积大、壁薄导热性好、换热均匀、水力损失小的特点，决定管网是一种高效的换热器。

“面大壁薄”是毛细管网用于热交换的核心优点。

2、材料特点。

制作毛细管网的原料是PP—R、PE—RT等可热塑性塑料，可热熔成型，绿色环保，同时具有耐高温、耐高压、耐腐蚀的特点，因此有广泛的推广应用领域，是理想的高效换热器。

3、使用特点。

毛细管网薄、柔、轻，安装方便、覆盖层可以薄，铺装面积可以大，因此，可以有效利用低品位能源，实现节能和舒适效果。

（三）、毛细管网加工工艺的技术创新
提供了一种塑料管道之间不用加设直通、弯头、三通等传统连接管件直接连接的连接方式。

实现了一根整体管道通过侧面开孔方式同时和若干管道直接连接。

提供端面连接的小管管道壁厚不受焊接要求的限制，为细小、微小管径的管道的应用提供了可能。

二、毛细管辐射式空调末端与传统风机盘管末端的对比
(一)、温湿度处理
风机盘管系统是温度和湿度混合处理系统，对于“温度”的处理方法是：夏季采用7℃冷水降温，冬季利用55℃或更高温度热水加温。

毛细管网辐射系统是温度和湿度分开处理，对于温度的处理方式，夏季18~C高温冷水降温，冬季35~C 冷水采暖，毛细管网末端对于温度的要求使得热泵机组的效率(COP)大大提升(可提升至6)，系统节能性显著提高。

（二）、传热方式
风机盘管利用空气对流的热传递形式达到采暖和供冷的目的，毛细管网主要利用热辐射的形式进行采暖和供冷，二者有着本质的区别，从人体热舒适性角度分析，夏季采用对流方式供冷，室内温度保持26℃时的人体舒适度，与采用辐射供冷，室内温度维持28℃时的人体舒适性是一样的。

这个道理就像在冬季，两个外部条件完全相同的房间，一个采用地板采暖，一个采用普通散热器供暖，当两个房间室内温度都是2O℃时，地板采暖房间人裸身时并不感觉寒冷，而在安装了普通散热器房间裸身却感觉很冷是一样的道理。

可以这样说，利用毛细管网作为辐射末端，室内温度夏季28℃，冬季l8℃；利用散热器和传统空调为末端，室内温度夏季26℃，冬季20℃，这两种情况下人的热舒适性是相同的。

所以说达到同样的热舒适性，采用辐射供冷热比采用对流供冷热单位建筑面积要求的负荷要小，这也正是《地板采暖设计规范》中室内设计温度比传统采暖方式规范中设计温度低2℃的原因。

所以，以辐射方式供冷、热为主的系统更节能。

（三）、室内空气品质分析
风机盘管系统是温湿度混合处理空气调节方式，靠对流来传导能量，空气的
流动带来的气流组织不均、噪声污染、病菌滋生、空调病等，一直是空调行业无法克服的难题。

温湿度独立处理空调技术可以从根本上克服传统空调的这些弊病，被人们一致认为是舒适节能型空调发展的方向，而毛细管网是热湿分开处理空调技术的理想选择，毛细管网辐射采暖制冷配合湿度控制、新风系统，达到健康舒适节能环保的生态空调要求。

毛细管网安装在顶棚、地面或墙面，均匀散布能量，就像皮肤中的毛继血管一样柔和地调节室温，不会出现局部区域过热或过冷，无噪声和强风感，无灰尘、细菌污染，不会口干舌燥，避免引起病态建筑综合症，同时省去了空调清洗带来的大笔额外维护费用。

（四）、利用低品位能源
毛细管网对于温度的处理：夏季18℃高温冷水供冷，冬季35~C冷水采暖的特性，更为直接利用可再生能源提供了便利条件，生活污水、热电厂和炼钢厂等工业废水的余热以及地热能等，高效回收利用可再生能源和低品位能源。

能源系统采用水源热泵或地源热泵、空气源热泵，在中小型冷热双源空调系统，可减少系统投资。

（五）、系统寿命长
系统采用无动力，无机械末端，材料采用了防腐热塑性工程塑料，最大程度的提高使用寿命，可以说使用寿命等于材料寿命。

（六）、节能经济
系统温度的处理的特性：夏季18℃高温冷水供冷，冬季35~C冷水采暖，使得系统有耗散低的节能特性。

如有峰谷电价的地区，运行费用经济。

三、毛细管辐射末端空调系统应用的局限性
毛细管辐射供冷系统仅适用于夏季冷负荷不高的节能建筑。

由于辐射供冷存在结露的问题，故夏季其供水温度必定不会很低，一般为16～20*C，在此供水温度下，其辐射供冷量是有限的，约为60～70W／m ，由于房间可供铺设毛细管的面积往往有限，故房间的单位面积冷指标最好不超过50W ／m2，这就要求建筑必须是节能建筑，最好能达到三步节能的标准，否则供冷就必定需要有辅助供冷设施。

这种辅助供冷设施往往是风机盘管或者是低温送风系统。

四、毛细管辐射末端空调系统应用常见的问题
（一）、房间凝露问题
毛细管辐射式空调末端系统要求建筑必须配备高效率的新风系统。

新风系统在此系统中的功能除了常规的供人体健康的新风功能外，还承担着为室内除湿的功能，若新风量不足，除湿量达不到要求，房间夏季结露问题很难解决。

所以在常规空调系统中可有可无的新风系统在本套系统中成了不可分割的一部分。

同时新风系统对均匀送风的要求很高，需要有高效的新风系统。

冷辐射面温度低于空气露点温度就可能发生凝露。

要采取措施控制冷辐射面温度高于露点可防止凝露。

可采取如下措施：
1、高温冷水制冷。

让供水温度尽量低，以满足制冷需要，但又要以确保冷辐射表面温度高于空气露点，不会发生凝露为前提。

2、湿度控制。

通过冷凝或吸附等手段，控制湿度，降低空气的露点，避免发生凝露。

3、露点控制器。

露点控制器对环境的温度和湿度及时感应计算出即时的露点，可以根据预设定把信号在发生凝露危险时发送信号切断冷水或加大除湿能力，确保万无一失，不会发生冷辐射面凝露。

（二）、关于安装毛细管网的壁面开裂问题
毛细管网水温一般供冷时不低于l8℃、供暖时不高于38℃，壁面温度终年在20~30℃之问，温差l0℃以内，热胀冷缩量很小，原则上造成面层开裂的几率很小。

开裂问题多是因面层下安装了毛细管网，粗装层施工不到位发生空鼓引起，遇到此问题可采取以下施工措施：
1、将界面剂喷射到安装了毛细管网的壁面，直到完全均匀覆盖，干燥凝固。

2、把柔性聚合物砂浆或石膏等按比例和匀，抹在安装毛细管网的壁面上，把毛细管网薄薄覆盖。

3、敷设玻纤网或钢丝网片，与砂浆紧密结合压坚。

五、结论与展望
综上所述，通过对毛细管辐射式空调末端系统的特点、材料以及现状介绍，分析目前其市场的应用情况不够成熟，还存在很多的设计缺陷和出图标准，此种空调系统缺乏常规空调系统的估算值，且又有很多新概念，例如温湿度独立控制的概念、置换送风系统的概念，辐射供冷供热有效温度的概念，地源热泵等自然界低品位能源直接利用的概念、能源梯级利用的概念，但作为一种新型的节能舒适型空调形式，通过同行的探讨和研究，相信一定会尽快发展起来的。