浅谈毛细管网低温辐射供暖供冷系统

浅谈毛细管网低温辐射供暖供冷系统

摘要:本文针对建筑能耗日益增长的趋势,通过与传统供暖方式进行对比,探讨新型的高舒适度高节能的高效换热器。

关键词:毛细管网低品位能源舒适节能

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展,但人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的进一步消耗,节能减排已经成为当前社会发展的重中之重。而在能源消耗中建筑能耗所占的比例非常大,在我国,建筑能耗占总能耗的27%以上,而且还在以每年1%的速度增长,因此,建筑节能被列为我国中长期节能规划的重点领域和重点工程。

1 毛细管网起源

在自然界中,利用充满水的毛细管网进行传热的例子很多,例如植物的叶脉或人体皮下组织的毛细血管都是利用这种原理与周围环境成功地进行了传热交换,达到自身温度调节的目的。德国科学家根据这种仿生学原理在20世纪70年代发明了一种新型空调末端系统形式——毛细管网辐射空调末端系统,它于2005年被引入中国,在清华大学的节能示范楼进行展示,从此引领了中国新型高舒适度高节能的高效换热器的发展。

2 毛细管网系统介绍

毛细管网由若干毛细管以并联方式与两根主管连接而成,散热面积大,壁薄导热性好,传热速度快,水力分布均匀,水力损失小,是理想的高效换热器,又因为是PPR原料,具有耐高温、耐高压和耐腐蚀的优良性能,轻薄柔韧、安装灵活,在室内地面、墙面和顶棚都可以安装,隐蔽在装饰面层下,让建筑物有了一层可以调节室温的皮肤。

2.1 毛细管网技术创新

2.1.1 技术成型原理

(1)PPr原料的可塑性和可成型加工性,PPr成品的可焊接性。

(2)PPr管材具有可导热性,柔韧,耐腐蚀,不结垢,寿命长等p2.1.2 技术指标

(1)原料为PP-R、PE-RT或PB材料都可以制造,可应用温度范围-30℃～95℃;

(2)主管道规格:外径:20 mm,内径:16 mm;支管管道规格:外径:4.3 mm,内径:2.5 mm;支管间距可根据设计任意调节,管网形状可根据使用场合定制。

(3)管网系统长期承压能力:20 kgf/cm2;爆破压力5.6 MPa。

(4)耐水温度:60℃。

(5)加热介质温度一般不超过35 ℃即可达到暖气片(加热介质温

度为85 ℃)的效果,节能非常明显的同时,具有更为明显的舒适度;制冷介质温度一般不低于18 ℃即可达到所需的舒适温度。

(6)复合结构散热能力200 W/m2,制冷100 W/m2。

(7)通过5000次冷热循环试验和8760 h耐温耐压试验。

2.1.3 技术创新

(1)毛细管的成型技术:由于PPr原料加工温度高,粘度大,成型困难,商品化的PPr管材最小外径为16 mm,经过合理的设计,使用新的生产线,生产出外径为4.3 mm,内径为2.5 mm的毛细管。

(2)塑料管道的焊接一般需要塑料管件,如弯头、三通等,同时管道外径一般不小于12 mm,本技术不仅不需要塑料管件,而且管道的外径小至4.3 mm,甚至更小至2～3 mm,并且可并列连续封闭焊接,间距和形状均可调节。如图1所示。

2.2 毛细管网系统优势

毛细管网系统比较传统空调及地暖系统具有以下优点。

2.2.1 安装方面

(1)毛细管网末端占用建筑净空小,节省建筑空间。在空调房间内找平后的吊顶下或墙面上先铺设毛细管网,然后抹上5～10mm厚的灰泥,形成辐射面即可。

(2)毛细管网布置灵活,施工方便:由于毛细管重量比较轻,因而布置比较灵活,有多种安装方式,如吊顶抹灰安装、墙面抹灰安装、金属模块安装等,其施工比较方便。且一旦安装完毕,无需要任何维护费用。

(3)由于毛细管网比较轻柔,故在遇到有障碍物比如马桶、洁具时,毛细管网可以扒开或者贴齐布置。

(4)安装过程中,如遇到管网被破坏,毛细管网可以随意切除损坏段,不影响水流量和将来的承压保护(低温低压)。

2.2.2 舒适度

(1)高舒适性:经实践表明,辐射是舒适性最高的传热方式。而毛细管网辐射空调末端系统60%的冷量和热量都是通过辐射的方式进行的,因而较其他形式的末端形式舒适度比较高。

(2)最为安静的空调系统:与传统的风机盘管相比(风机盘管存在电机、风机等室内运动部件,因此,会产生35～45dB左右的噪音),毛细管网平面辐射式空调系统没有室内运动部件,不会产生任何室内噪音,是最为安静的空调系统。

(3)没有冷凝水盘、不存在细菌滋生源:毛细管网埋设在吊顶内,主要靠辐射传热给建筑物供冷或供热,与风机盘管相比没有凝结水系统,不会发生排水不畅,造成滴水等现象,也不存在传统的风机盘管滴水盘中滋生细菌,影响室内卫生条件的现象。

(4)通过布管间距和布管方式区别,使毛细管网的单位辐射面积是常规水暖PERT\PEX的近3倍,所以毛细管网单位辐射制热量大大高于常规水暖PERT\PEX;由于毛细管网间距很小(标准20 mm间距),为单元布置(供回路径短,单位流量大于常规水暖),所以毛细管网只需要15～30 min就可使房间温度达到预设效果,常规水暖PERT\PEX热惯性最好的回型布法所产生的加热时间也至少需要1～2 h(需要地表面先达到预设温度,再慢慢传热辐射)。

2.2.3 节能

(1)节能效果显著:通常毛细管网系统的夏季供水温度为17 ℃,冬季的供水温度为35 ℃,相对于传统空调有较高夏季供水温度和相对较低的冬季供水温度,可以有效利用低品位能源,提高能源利用率。

(2)较强的蓄冷能力:在系统关闭或停电等状态下的较长时间内温度都不会升高(夏季)或降低(冬季)。

(3)热惯性小,普通地板采暖热惯性一般4～6 h,毛细管网热惯性0.5 h,便于分区分时智能温控,不但舒适性强,更有利于节能。

(4)毛细管网制热时不需要像常规水暖采暖时地表面先吸热再传热,毛细管网制热直接辐射至室内,故在4 m层高内,毛细管网采暖的室内温度梯度保持在2 ℃～3 ℃,相比而言:常规水暖采暖的室内温度梯度在5 ℃～6 ℃,其大大减短了室内装饰材料寿命。