[分享]辐射吊顶空调系统与毛细管空调系统的应用比

发表于2020-05-20     11人浏览     1人跟帖     总热度:248  

辐射加新风空调系统作为一种温湿度独立控制的高舒适系统,近年来已经被越来越多地应用到办公、商业、住宅等民用建筑场所中。


辐射空调系统的形式也多种多样,如辐射吊顶、毛细管等。


毛细管空调系统多用于住宅类项目,而辐射吊顶因其产品的多样性而被广泛应用于办公、商业、住宅等项目中。


本文以上海德国中心创新馆项目为例,就毛细管空调系统和石膏辐射板空调系统在该项目中的应用,从原理、构造、施工、运行、维护等方面对这2种系统做简单比较。


1、项目概况


德国中心创新展馆位于上海张江科苑路,为一栋2层楼的独立建筑,主要用于展示德国的建筑科技产品。空调冷热源为集供热、制冷、全热回收生活热水于一体的地源热泵机组,对于空调系统,业主从新型技术、高舒适度、高精装配合度等方面考虑采用毛细管空调系统和辐射吊顶空调系统2种。


2、技术应用比较


2.1 毛细管空调系统简介


毛细管辐射空调系统是一种可替代常规中央空调的新型节能舒适空调。系统以高温冷水(16~19 ℃)作为冷媒载体,通过布置在吊顶或墙面内均匀紧密的毛细管席辐射传热(图1)。通常结合新风系统一起使用,新风系统负担室内湿负荷。



毛细管空调通常采用直径为4.3 mm、壁厚0.8 mm的PPR/PE-RT等可热塑性塑料管组成间隔为10~30 mm的网栅,犹如人体中的毛细管,起到分配、输送和搜集液体的功能,均匀地将冷热量输送给房间。


2.2 辐射吊顶空调系统简介


辐射吊顶空调系统是将冷/热水(制冷16~19 ℃,制热32~35 ℃)输送至末端的辐射吊顶单元模块内,形成冷/暖辐射面,依靠辐射面与人体、家具及围护结构其余表面的辐射热交换进行供冷/供暖。它通常与新风系统集成,辐射板承担大部分室内显热负荷,新风系统承担所有新风负荷、全部室内潜热负荷和部分室内显热负荷,实现温、湿度的独立控制。


辐射吊顶空调有金属辐射板和石膏辐射板2种产品,金属辐射板(图2)采用的是φ12 mm×0.5 mm的紫铜管,嵌在铝制导热基座内,最后紧密贴合在底层的镀锌钢板上,常规尺寸为长1 200~2 500 mm、宽300~600 mm,多用于办公、商业等项目中;石膏辐射板(图3)采用的是φ10 mm×1.3 mm的五层阻氧PE-X管,同样嵌在铝制导热基座内,背面敷设高分子保温材料,做成模块化的单元产品,常规尺寸为长1 000~3 500 mm、宽250 mm,多用于住宅项目中。



2.3 系统对比分析


德国中心项目在一楼的中间区域有一个全玻璃结构的阳光房,其余区域皆为石膏吊顶装修区域,本次主要针对石膏吊顶适用的毛细管和石膏辐射板产品做比较。


2.3.1 产品构造


毛细管采用的是PPR/PE-RT管,直径4.3 mm,壁厚0.8 mm,有效通水直径约3.5 mm,制冷量35~45 W/m2,仅敷设吊顶面是无法满足建筑物的负荷需求的,必须在吊顶及墙面都敷设毛细管才可以满足负荷指标要求;同时该管径尺寸对水质要求较高,在实际应用中较易堵塞,长时间使用后的制冷制热量会有所衰减。


石膏辐射板采用的是PE-X管,直径10 mm,壁厚1.3 mm,有效通水直径约7.4 mm,制冷量70~85 W/m2,通常仅敷设吊顶面即可满足建筑区的负荷需求,如遇到特殊类构造建筑,负荷指标较大,也可考虑部分墙面敷设;因管径通径大,对水质要求不高,在有效的生命周期内,制冷、制热效果都得以保证。


2.3.2 施工过程


毛细管为湿式施工,需要先将毛细管固定在楼板或墙面上,外侧抹灰,彻底干燥后系统才能运行,否则墙体会开裂;常规毛细管抹灰层厚度为15~20 mm,根据散热层的厚度及所用黏结剂种类需15~20 d干燥时间,通常石灰水泥每毫米厚度约需1 d干燥时间,石灰每毫米厚度约需1 d干燥时间,石膏每毫米厚度约需0.5 d干燥时间,大大增加了施工周期。


石膏辐射板为干式施工,模块化安装,每块石膏辐射板单元通过背面的旋转挂钩挂在装饰石膏板的龙骨之间,以快速接头串联每组模块,安装完石膏辐射板之后,下表面可直接安装装饰石膏板,整个过程无需抹灰,装饰面平整,施工周期短。


2.3.3 设计运行


早期的毛细管空调系统配备的是除湿机,机组除湿降温吸收的热量会再放回到送风中,在满足自身除湿的工况下并不能提供额外的冷量供房间使用,同时配备的除湿机的除湿量也并不能满足国内,如上海等地区在高湿度季节下的运行要求,导致整个系统常出现“小马拉大车”的情况,遇黄梅季节等会出现结露、渗水等问题,长此以往,吊顶、墙体等会出现霉斑,对围护结构有一定的破坏。


近几年,越来越多的毛细管空调系统项目已开始根据末端需求使用新风空调箱除湿,送低温干燥的新风进室内,同时负担部分的室内负荷,系统的适应性越来越好。


石膏辐射吊顶空调系统采用的是空调箱除湿,新风负担部分的室内负荷,同时考虑节能会配备部分室内回风,系统在初次启动时会开启全回风模式加速室内除湿过程,系统的除湿负荷能较好地适应黄梅季节。


在控制系统上,毛细管网空调系统采用的是露点探测器检测到吊顶内结露后关闭对应区域的电动水阀,有一定的延迟,往往等到控制系统给指令关闭水阀后,吊顶板内已有一定的凝结水,时间久了之后围护结构容易损坏,系统可靠性相对较低。


石膏辐射吊顶空调系统采用的控制方案是:用房间控制面板检测到的当前房间温湿度计算露点温度,同时用吊顶表面温度探测器测得的吊顶板温度与房间露点温度进行比较,一旦板面温度接近房间露点温度甚至低于露点温度,控制系统会给指令关闭对应区域水阀,为提前控制,杜绝结露风险,系统可靠性较高。


毛细管空调系统因外层有较厚的抹灰层及装饰层,反应速度较慢,针对德国中心展馆每天不定时有客户参观的实际情况,项目建议24 h开启方可保障正常运行。石膏辐射吊顶空调系统相对毛细管空调系统反应速度较快,但仍需提前1~2 h开启。


2.3.4 维护检修


毛细管空调因其采用的管材为非阻氧管,容易滋生细菌,在后期的运行中需频繁加药,同时因管径细,易气堵,每季度都需放气维护,否则换热量将衰减严重。因每片吊顶或墙面为一整片毛细管席,故当系统出现问题需要检修时,需拆除整片吊顶,检修维护较为麻烦。


石膏辐射吊顶单元的管通径较大,对水质要求不高,且为五层阻氧管,系统运行中不会滋生细菌,运行维护较为简单。同时因辐射吊顶为模块化单元,当系统出现问题需要检修时,只需拆除对应区域的装饰石膏板及其上的石膏辐射板即可,检修维护较为简单。


综合上述2种空调系统的主要对比分析,项目最终选取了石膏辐射吊顶空调系统。该系统具有制冷效率高、安装方便、运行可靠、维护检修方便等优势。


3、结语


毛细管空调系统进入中国市场的时间较久,有大量的项目案例,技术运用较为成熟,且有一完整成熟的市场设计、施工、服务团队,系统造价也相对较低。


相比毛细管空调系统,石膏辐射吊顶空调系统虽然在系统设计、施工运行上都有一定的优势,但受技术较新及初投资高等因素影响,国内应用较少。


在该项目中,为了更好地适应创新展馆的需求,采用多项创新设计:


1)针对一层全玻璃结构的阳光房,采用了挂片式金属辐射板(图4),在保证制冷需求的基础上满足了阳光房的透光性,同时在挂片式金属辐射板的表面敷设木制纹理的贴纸,搭配精装效果。



2)针对本项目德国中心创新展馆不定时会有大量人员参加展会、研讨会等的情况,本项目在设计时即加大了新风量,以确保最大新风量需求,同时采用变频新风机。

控制上采用手动+自动控制并做成触摸显示屏布置于室内墙壁上,自动控制根据室内CO2探测器检测到的CO2含量联动新风机变频调节风量,同时可采用手动控制,自主调节显示屏上新风机变频风量,以应对大量人流的情况,从而达到迅速反应的目的,以此保持室内人员较高的清新舒适度,同时又可根据即时人流量来控制新风量,从而达到节能的目的。


3)德国中心创新展馆项目为一个改造项目,同时因内里采用了多套机电系统,机电管线较为复杂,为节省工期同时最优化管线布置,全程采用BIM设计指导施工,不仅很好地完成了各机电系统的衔接,使施工过程简单化,缩短了施工周期,而且也为后期做了一个很好的效果演示。

同时后期系统出现问题需要检修维护的时候,能通过BIM模型迅速、准确地了解到各机电管线的位置,便于工人检修维护。



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