毛细管网生态空调设计流程

毛细管网生态空调

1、系统介绍

以上海地区一建筑面积500㎡的办公楼为例。

图1为毛细管网辐射系统加新风除湿的空调系统示意图。该系统由室内毛细管网辐射末端、新风除湿系统和地源热泵机组3部分组成。

系统配备地源热泵机组两台，在夏季，一台提供17-19℃的高温冷水供毛细管网辐射末端，承担室内显热负荷，令一台提供7℃的低温冷水供新风除湿机组，承担新风和潜热负荷，冬季制备35℃水供系统辐射采暖。除此之外，为了使新风满足一定的舒适度要求，地源热泵机组内置余热回收设备，为新风的再热提供能量，使除湿后的低温新风温度升到17℃以上后再送入室内。

图1

1.1地源热泵机组

地源热泵是以地热能作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源来提取采暖、制冷和生活用水的一种系统。典型的地源热泵通过埋地热交换器从土壤中吸热或向土壤中放热。夏季使用空调时，室内的余热经过热泵、地埋换热器释放到土壤中，同时为冬季蓄存热量；冬季供暖时，通过地埋换热器从土壤中吸热，经热泵将热量供给用户，同时在土壤中蓄存冷量，以备夏季空调用。地源热泵系统的能量来源于地下能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种理想的“绿色空调”。

在我国某些地区，地埋管换热器的出水温度能达到18℃左右，夏季可以直接满足室内辐射末端需要。所以地源热泵机组可以不用开启，而采用自然冷却模式，可以节约大量电能。

为了充分体现系统节能优势，本方案采用两套地源热泵机组，如图1。

1.2新风冷凝除湿系统

新风冷凝除湿系统是空调辐射系统正常运行的必要条件。一般将新风的绝对含湿量处理到低于室内绝对含湿量2g/kg以上。这样，处理后的新风除了承担新风本身的湿负荷和房间的散热量以外，还可以承担一部分室内的显热负荷。

为解决新风的再热可能造成能源浪费的问题，在本方案中利用热泵机组内的余热产生热水，在不增加系统能耗的前提下对新风进行再热升温处理。这一技术在目前已经很成熟，包括世博园“汉堡之家”的新风系统中也采用了这一功能，其相比溶液除湿而言具有初投资少，不会出现除湿溶液飘液问题的优点。

室内采用置换式送风，一般采取下送风上排风方式。置换送风的送风温度低于室内温度，冷空气沿地面蔓延形成新空气湖，人体温度远高于室内温度，低温新风在人体加热作用下上浮，包裹人体，让人始终处于新风环境中，并继续上浮通过排风口排出室外。这种气流方式为柱塞式单向流，如吸烟和人体异味都不会相互影响，包括甲醛在内的各种室内环境污染以最快速度排除。

置换新风实现最高室内空气品质。

1.3毛细管网辐射末端

毛细管网辐射式空调末端系统是把毛细管网安装在室内墙面、地面或顶棚上，以水作为介质，通热水的时候向室内辐射传热，通冷水把室内热量带走，将采暖和制冷在一套系统中实现，就像人体皮肤的毛细血管调节体温一样调节室温，柔和安静、无噪声、无吹风感、无污染、绿色生态，健康舒适。

辐射供暖供冷完全不同于对流和传导的热传递方式，以节能、舒适而著称。辐射换热作为在现代建筑空调系统中推广的一种导热方式，其亮点便是：令人舒适的热传递过程。毛细管网平面系统和常规的对流式空调系统相比，毛细管网主要是通过辐射方式进行换热（毛细管辐射系统夏季供水温度为17-19℃，冬季系统供水温度30-35℃），而辐射传热的最大优点是：在室内没有吹风感、没有空气输送带来的噪音，创造了健康的室内环境。

露点温度探头、露点保护温控器控制面板、电热执行器、分集水器、针形截止阀互相连接，形成完整的自动控制系统，在每个房间最容易结露的位置布置露点温度探头，随时把采集到的房间温湿度参数值反馈给自动控制系统，若房间湿负荷较大，露点温度升高到接近供水温度时，分集水器上的电热执行器会自动切断相应房间的水路，此时除湿系统全力除湿，当露点温度降低后，电热执行器打开阀门，恢复正常工作。电热执行器也可根据露点温控器面板上的设定值自动调节阀门的开度，进而对毛细管的水量进行一定范围调节，控制室内温度，满足舒适度要求。

2、空气焓湿处理计算举例

上海建筑面积500㎡的办公楼，设计要求新风量1500m³/h，新风含湿量9.0g/kg 干，送风温度17-18℃，采用表冷器除湿。室内设计工况为26℃，相对湿度55%，含湿量11.54g/kg干。

2.1方案的确定

根据《公共建筑节能设计标准》，节能建筑的冷负荷可按照55w/㎡。本项目中采用毛细管网辐射末端结合独立新风除湿系统来满足设计要求。

设计要求新风含湿量为9.0g/kg干，采用余热回收对除湿后的新风进行再加热以满足舒适度要求。

2.2 计算新风状态参数

上海地区夏季气候参数：

干球温度Tw=34.6℃

含湿量Dw=21.68g/kg干

露点温度Tdp=26.3℃

焓值Hw=90.54KJ/kg

室内不结露设计参数为：

干球温度Tn=26℃

相对湿度55%

室内空气含湿量Dn=11.54g/kg干

露点温度Tdp2=16.3℃

焓值Hn=55.67KJ/kg

新风参数为：

再热前

干球温度Tb=14℃

含湿量Db=9.0g/kg干

焓值Hb=36.88KJ/kg

再热后

干球温度Ts=17℃

含湿量Ds=9.0g/kg

送风焓值Hs=39.96KJ/kg

假设热回收装置的焓回收率为60%，则（Hw-Hc）/（Hw-Hn）=60%，所以新风经过热交换后焓值Hc为69.618KJ/kg。

假设热回收装置的温度回收率为70%，即（Tw-Tc）/（Tw-Tn）=70%，所以新风在进入表冷器之前与热回收装置换热后的干球温度为Tc=28.58℃，含湿量Dc=15.96g/kg。

焓湿图

2.3计算新风承担的冷负荷

根据前面计算得新风进表冷器之前与热回收装置换热后的焓值为c=69.618KJ/kg，经表冷器处理后，再热前的焓值Hb=36.88KJ/kg。

因此新风机承担的冷负荷Q1为：

[1500×1.223×（Hc-Hb）]/3600=19.23 (KW)

式中：

1.223—为空气由28.58℃降到14℃的平均密度，kg/m³。

新风再热所需的热负荷Q2为：

[1500×1.221×（Hs-Hb）]/3600=1.56(KW)

式中：

1.221----为空气由14℃升到17℃的平均密度，kg/m³。

干球温度17℃，含湿量9.0g/kg的新风送入室内能承担的冷负荷Q3为：[1500×1.193×（Hn-Hs）]/3600=7.8(KW)

式中：

1.193----为空气由17℃升到26℃的平均密度，kg/m³。

所以毛细管网要承担的符合为27.5-7.8=19.7KW；实际安装时，考虑到室内整体舒适性