毛细管辐射空调技术
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毛细管网辐射空调(现场连接式)安装施工工法1前言毛细管网辐射空调是一种以温度不低于设计环境露点温度(一般为一般为18~21℃)的冷水为冷媒,或以高于环境设计温度(一般28~32℃)的热水为热媒,在毛细管网栅内循环流动,通过与毛细管网栅结合的辐射面以辐射和对流的传热方式向室内制冷或供热的空调方式,是相对传统风机盘管空调末端形式而言,舒适度更高,运行更节能的一种新型空调末端形式。
具有极高的舒适度,高效的节能效果,节约空间、安装方便,环保无污染等优点。
我公司在对外经贸大学科研楼等项目,采用毛细管网辐射空调末端现场连接式安装施工工艺,即将毛细管网栅铺设在吊顶石膏板上,用喷浆设备一次喷涂10~15mm厚粉刷石膏,进行饰面处理,形成毛细管网辐射空调的冷热辐射面,效果较好。
在此施工经验基础上,总结完成了“毛细管网辐射空调(现场连接式)安装施工工法”。
2 特点2.0.1毛细管网辐射空调末端系统集空调功能与装饰效果为一体,空调舒适度高,占用室内空间少,系统运行静音、节能。
2.0.2毛细管重量比较轻,布置比较灵活,安装方式便捷,工效高,质量好,工期短。
2.0.3毛细管抹灰辐射采用机械喷浆工艺,与手工抹灰相比,加快了施工进度,降低了施工成本。
装饰效果美观。
3 适用范围本工法适用于新建、改建和扩建的工业与民用建筑中毛细管网辐射空调(现场连接式)安装施工。
4 工艺原理毛细管网辐射空调(现场连接式)安装施工工法,是指按照设计要求的铺设面,将毛细管网栅集合干管现场热熔连接,并与空调系统干管连接,试压合格后,将空调毛细管网栅铺设于吊顶石膏板上,采用机械喷涂抹灰的方式进行饰面层施工,形成毛细管网辐射空调的冷热辐射面,以辐射和对流的传热方式向室内制冷或供热。
5.工艺流程及操作要点5.1工艺流程吊顶内各专业隐检吊顶封纸面石膏板毛细管网栅安装及水压试验毛细管网栅隐蔽抹灰施工毛细管网栅系统清洗、调试及试运行图示5.1-1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1深化设计及施工准备1按照设计要求,对吊顶内的各专业末端设备(如灯具、喷头、烟感、火灾报警等)进行综合布置,完成毛细管网栅安装施工图深化设计。
毛细管网辐射空调系统一、毛细管网空调系统介绍毛细管网空调系统由冷源、分集水器、循环泵和辐射板组成,冷源采用空冷式冰蓄冷冷水机组,冷水机组的供水温度为5℃-7℃。
各供冷方式所需要的冷水温度不同,所需要的冷水温度为16℃-18℃,供应辐射供冷方式的冷水系统因所需要的冷水温度较高(16℃-18℃),需要设置板式换热器和三通调节阀进行调节。
各实验空间的流量利用流量计、流量平衡阀进行调节。
露点控制系统采用毛细管网供冷系统的配套产品,毛细管辐射空调系统是一种可代替常规中央空调的新型节能舒适空调。
系统以水作为冷媒载体,通过均匀紧密的毛细管席(一般管体3.35MM*0.5MM,间距10MM)辐射传热。
由于该系统所需的夏季冷冻源供水温度只需17-19℃供回水温度,冬季只需32-30℃供回水温度,大大低于常规水空调夏季7-12℃和冬季45-40℃供回水所需的能耗,因而系统更节能。
二、毛细管网地板采暖系统特点1)高舒适度由于毛细管网是由间距很小的平行毛细管均匀分布构成,热辐射交换面积特别大,地表基本没有温差,脚感更好!每个房间采用单独循环结构,故通过安装在房间内的温控器可单独控制各房间温度。
2)安装灵活毛细管网轻薄、柔软、荷载小,方便与装饰层结合安装,不仅可以安装在地面,在地面遮挡率大的情况下可以考虑安装在墙面或顶棚。
A、卫生间卫生洁具多地面安装面积有限,同时一些卧室由于家具遮挡导致散热面积有限,普通地板采暖一般满足不了热负荷要求需要增加辅助采暖设施。
如果用毛细管网采暖,可以把毛细管网安装在墙面或顶棚,各种问题就可以很好解决。
B、地面装饰材质影响:采用普通地板采暖的房间地面装饰材料受到限制,如不宜安装实木地板等。
铺装毛细管网的房间不受这些条件限制。
3)节能效果好普通地暖供回水温度一般55℃-45℃;毛细管网供回水温度一般28℃-32℃,比普通地暖节能30%以上,节能显著。
特别适合同热泵配合使用,达到更节能的效果。
4)毛细管网占用建筑净空小,节省建筑空间,利于房屋设计和装修*超薄地暖系统,大大降低了建筑基础的承重负荷和造价成本,比普通地暖增加了房间净高。
毛细网络辐射空调法(现场连接式)1 简介毛细管网辐射空调是以不低于设计环境露点温度(总则为18-21℃)的冷水作为制冷剂,或高于环境设计温度(总则为28-32℃)作为热量。
介质在毛细格栅内循环,通过与毛细格栅相结合的辐射面,通过辐射和对流换热的方式对房间进行冷却或供热的空调方式。
与传统的风机盘管空调相比,更舒适的一种新型空调终端,运行程度更高,运行更节能。
具有舒适度高、高效节能、节省空间、安装方便、环保无污染等优点。
如对外经济贸易大学科研楼,我公司采用毛细网辐射空调终端现场安装施工工艺,即毛细网格栅铺设在天花板石膏板上,抹灰石膏用喷射混凝土设备喷涂10-15mm的厚度进行装饰。
表面处理形成毛细网辐射空调冷热辐射面,效果更佳。
在此施工经验的基础上,总结出“毛细管网辐射空调(现场连接式)安装施工方法”。
2 特点2.0.1毛细网络辐射空调末端系统集空调功能和装饰效果于一体。
2.0.2该毛细管重量轻、布置灵活、安装方便、工作效率高、质量好、工期短。
2.0.3与人工抹灰相比,毛细抹灰辐射采用机械喷涂工艺,加快了施工进度,降低了施工成本。
装饰效果美观。
3 适用范围本方法适用于新建、改建、扩建工业和民用建筑的毛细管网辐射空调(现场连接式)的安装施工。
4 工艺原理毛细网辐射空调(现场连接式)安装施工方法是指将毛细网格栅收集主管按设计要求在现场热熔连接,并与空气总管连接。
-调节系统。
耐压试验合格后,将空调毛细网网格铺设在吊顶石膏板上,通过机械喷涂和抹灰施工完成饰面层,形成毛细网辐射空调冷热辐射面,它可以通过辐射和对流热传递来冷却或加热房间。
五、工艺流程及操作要点5.1工艺流程吊顶内各专业隐检吊顶封纸面石膏板毛细管网栅安装及水压试验毛细管网栅隐蔽抹灰施工毛细管网栅系统清洗、调试及试运行图5.1-1施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1详细设计和施工准备1 根据设计要求,将专业终端设备(如灯具、洒水器、烟雾探测器、火灾报警器等)综合布置在天花板内,并完成毛细管网架安装施工图的详细设计。
毛细管辐射空调即五恒系统整理————王鸥阳通过几次现场的走访及对毛细管网辐射系统的相关资料性调研,现将该系统的一些技术节点做一个整体的梳理。
毛细管辐射空调系统是一种可代替常规中央空调的新型节能舒适空调。
系统以水作为冷媒载体,通过均匀紧密的毛细管席(一般管体4.3mm*0.8mm,间距10mm20mm40mm)辐射传热。
由于该系统所需的夏季冷冻源供水温度只需17-19度供回水温度,冬季只需32-30度供回水温度,大大低于常规水空调夏季7-12度和冬季45-40度供回水所需的能耗,因而系统更节能。
工作原理毛细管辐射空调系统采用3.35X0.5 mm 的PPR塑料毛细管组成的间隔为10 mm – 30 mm 的网栅,犹如人体中的毛细管,起到着分配、输送和搜集液体的功能。
在网栅中和人体毛细管中的液体流动速度基本相同,都在0.05 – 0.2 m/s之间。
同时人体皮下组织的毛细血管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。
主要特点1、结构特点:毛细管辐射空调是集分水式结构,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,决定了毛细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:制作毛细管辐射空调的原料是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:毛细管辐射空调薄、柔、轻,因此安装方便、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。
主要用途1、用于热湿独立处理空调系统,辐射供暖制冷,用能品位低,可以提高空调机组的能效,或直接利用可再生能源。
2、用于制作呼吸式空调墙(又称重力循环空调),调温调湿,使用方便,受限制条件少。
3、用于供暖,可以替代传统散热器或普通地板采暖,安装方便,供热效率高。
4、用于农业大棚,利用土壤的蓄热能力,均衡大棚内昼夜及季节的温差,提高大棚的生产效率。
如今,现代建筑的空调系统必须要符合很高的要求。
传统的空调系统如通风设备和静态供热很难同时达到最佳热的舒适性、最省的空间和节能的要求毛细管是这个领域的一项新技术,它可以根据周围环境自动调整。
用水做热媒的毛细管使用的是弹性塑料,直接铺在房间围护结构表面的下方。
这样房间的天花板、地板和墙壁就会变得非常的温暖舒适。
这样,使用者和房间表面之间的能量传递就通过辐射的方式进行。
辐射是在自然条件下调整各物体间的热平衡。
研究已经证明,因为这个原因,毛细管网制冷、采暖系统可使人们感觉更舒适,从而具有更高的工作效率。
该系统相对常规系统造价比较高,一般还是在东部沿海地区(比较富裕)应用,另外,由于单位面积的冷量比较小,在国内这种系统还是用在住宅和别墅。
末端设计:末端一般分多个环路,如住宅按房间分,采用分集水器分环路,类似地暖的做法。
1、供冷水温:16~19℃,供热水温:一般不高于45℃2、理论冷量:26℃,80w/m2左右,实际在60~65w/m2新风做法:新风一般采用下送风的置换送风方式,可以减少室内负荷处理量。
新风机组一般采用:1、单冷源新风机组:6-8排管2、采用氟系统的新风机组(可能需要再热)3、双冷源新风机组据了解,一般不采用溶液除湿,主要考虑其寿命可能影响项目品质。
自控做法:冷辐射这种系统最怕的就是结露,第一是客户的意识,制冷季节千万不能开窗;二就是有效的自动控制系统,对于住宅一般在每个房间设置防结露传感器,通过室内露点与供水温度进行比较,低于水温就关掉此环路。
(前面说办公是分区控制的)所以,毛细管空调系统对建筑的要求:首先是气密性,其次是围护结构的保温措施,再是建筑的遮阳了。
其实就是防结露和减少负荷。
经实践表明,辐射是舒适性最高的传热方式。
而毛细管辐射空调末端系统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。
由于栅由间距很小的平行毛细管均匀分布,热辐射交换面积特别大,所以室内温度非常均匀。
毛细管网空调技术——实现可再生能源最大程度应用的空调技术一、毛细管网空调基本原理及发展史1.人体恒温原理所有的恒温动物都有一层富含毛细血管的表皮,我们人类也是一样。
这层毛细血管帮助我们调节体内的温度,在外部环境温度发生变化时让我们的体温控制在36℃,从而使我们体内的器官不受外部环境温度影响。
周围温度高:皮肤表面血管扩张,血流增加,皮肤散热。
周围温度低:皮肤表面血管收缩,血流降低,防止体温散失。
2.毛细管网空调原理采用 3.4x0.55mm或 4.3x0.8mm的塑料材质毛细管组成间隔10mm-30mm的网栅,在网栅中和人体血管中的液体流动速度基本相同,都在0.05-0.2m/s之间。
辐射60%,对流40%的形式使得此种制冷或供暖形式等同于自然界物体间的动态热平衡规律,以及人体与周边的传热比例。
静态环境使人体感到非常舒适,体感温度比室温高2~3℃,不会产生常规空调由于需要满足制冷或制热量而采用高速送风时带来的吹风感和相应的干燥感觉。
PPR毛细管网是理想的高效换热器,这是由其结构特点和材料特点决定的。
毛细管热泵空调系统是指利用毛细管作为采集能量的前端采集器或释放能量的末端散冷散热器。
热泵空调根据需要可以采用水源热泵主机,也可以采用空气源热泵主机。
在冬季毛细管辐射供热工况,供水水温只需30℃-35℃即能达到室温20℃±2℃;夏季毛细管辐射供冷工况,辅以置换新风的除湿系统,供水水温只需18℃即能达到室温26℃±2℃。
为了区别于传统工况的空调系统,特命名为毛细管热泵空调系统。
3.国内外毛细管网空调技术发展史1985年,德国人Donald Herbs发明了毛细管网系统。
1986年,在德国柏林的一个项目中首次应用。
1994年,德国 CLINA毛细管技术有限公司在柏林成立。
在那前后,又成立了德国BEKA采暖制冷股份有限公司和德国地之气环保设计有限公司。
至2016年,上述三家制造商公司在美国、澳洲、瑞士、瑞典、荷兰、俄罗斯等西方国家已广泛推广毛细管网空调系统。
至2016年底,国内涉足毛细管技术推广工作的公司已经多达几十家以上。
这些企业的发展路线不尽相同。
有集生产销售和技术服务于一体的碧巢氏/思开因、普来福、图博、德贝纳、帝思迈、森普达/瑞德同创、开思拓等制造/产品供应商,也有际高建业、誉德控股、华阳舒适、塞夫纳、唯绿科技、KARO、兆亨、华清地热、震塑能源、盛禾佳筑、中瑞天铭等以工程服务为主的集成/安装商,还有以中国金茂、中信国安、万年基业、当代置业、万科、中铁置业、大苑地产、朗诗地产、万通地产、南京锋尚等走绿色建筑技术路线的开发商的积极参与。
4.毛细管网空调的低火用技术展示众所周知,火用的概念源于热力学对热变功的描述。
由热力学第二定律得知:热力循环过程中,热能不可能百分之百地转变为机械能。
其中,可以最大转化为机械能形式的那部分热能称为火用,而无法转化为机械能形式的那部分热能称为火无。
因此,电能可以被看作为100%的火用,而与环境温度相同的水则可以被看作为100%的火无。
在讨论能量转换和利用时,衡量能量品位高低不是能量的绝对拥有量,而是能量中所含火用的比例。
正因为如此,人们将接近环境温度的热能称为低火用能源,如海水,地热,低温废热,地道风等。
相应地,将允许使用低品位能源来供热和制冷的系统称为低火用系统。
利用低火用系统实现供热和空调的建筑称为低火用建筑。
相应的技术则称为低火用技术。
2000年以来,在德国兴起的毛细管换热技术不仅在欧美国家受到越来越多的建筑师和暖通工程师的青睐,而且在我国建筑业正在引起越来越大关注。
将德国毛细管专利技术引入国内,结合我国不同地区气象条件和建筑特点,研制开发出辐射换热、重力循环、相变蓄能及各种换热组合的毛细管换热技术。
其原理就是基于小温差、大流量的低火用技术。
二、系统组件简介1.毛细管网栅网栅模拟人体的毛细血管机制。
网栅由直径为4.3X0.8 mm或3.4x0.55的毛细管构成,进水和出水间距为10-40mm。
集合管为圆形20x2.0或椭圆形20x12x2.0。
网栅长度和宽度可根据房间尺寸定制。
最大宽度1米(1000mm),长度定制范围为1米-6米(1000-6000mm )。
毛细管的材质是PP-R 或PERT塑料。
2.毛细管重力循环柜毛细管重力循环空调以自然对流和置换通风为基本原理,借助冷热空气的密度差为驱动力,促使空气循环。
这种允许结露的超静音柜体还能实现除湿功能。
当空气中多余的水分在冷柜内产生凝结时,冷凝水通过冷柜底部的排水管即时排出。
将它们同室内不允许结露的冷吊顶结合使用,空调系统的整体效果更好。
相关实验证实:1.2mx0.19mx2.4m标准柜体制冷量可达1500W,除湿量0.5kg/h,相当于10个成年人静坐所产生的湿量。
3.单元换热站分/集水器构成独立的供暖循环控制系统,可单独调节各供暖回路。
在分水器前安装了一个温控阀,可灵敏、快速、准确地调节水流速度,保证快速调节。
为了通过压力平衡来调解热循环系统,从而达到整个被联结的网栅得到均匀的水流,在集水器上安装一个调节阀。
我们通过耐腐蚀旋紧螺纹来实现调节水温的目的。
自动快速排气阀负责完成整个被连接网栅系统的排气控制工作。
4.重要的配件及工具5.露点感应器及控制器露点感应器会自动探测到毛细管网栅和周围环境的(湿度变化)电阻变化,这种变化将传送到室内温度控制器,并由它指挥控制阀开闭;控制器可设定室内温度和控制多个电动阀门开启。
三、毛细管网空调特点分析1.优势1) 网栅高度仅几个毫米,不占用房间内有效空间;2) 小的网栅间隔能够使得房间内部温度场分布更均匀;3) 冷却吊顶的传热中辐射部分所占的比例较高,这样可降低室内垂直温度梯度,提高人体舒适感,使室内环境的舒适性较高;4) 可以与低品位能冷热源结合成多样的制冷/制热系统,为空调技术的发展提供一条新途径;5) 可以与不同类型的吊顶相结合,可实现不同的工艺做法,非常灵活。
2.局限性1) 毛细管铺设的表面温度必须要高于室内空气的露点温度,使其单位面积制冷量受到限制;2) 湿负荷需要新风机组承担,加大了新风机组冷却盘管的冷冻除湿负荷;3) 由于毛细管管径很细,对系统的水质要求很高;4) 对设计与施工配合均有很高的要求;5) 对建筑物外围护结构的保温和气密性要求严格。
3.经济技术性分析1) 热舒适性:热舒适性是评价空调系统优劣的重要指标,对各种形式的空调系统舒适性的调查结果我们不难看出毛细管系统的受欢迎程度。
2) 毛细管的制冷能力:毛细管席60%的冷量是通过辐射形式进行传递,40%的冷量是通过对流方式进行传递。
毛细管席制冷能力受产品形式及安装方式的影响, 可以和常规制冷机及锅炉组合使用,也可以与土壤热泵机组直接配套,与后者组合使用可达到最佳的节能效果。
毛细管辐射系统一旦安装完毕,无需任何维护费用。
3) 投资分析:由于毛细管基本不占用吊顶空间,因而可降低房间层高要求,从而大大节省建筑投资。
图为毛细管系统与变风量系统的投资比较:从图中可以看出:毛细管系统与变风量系统相比,其在投资和安装费用上均低于变风量系统,并且随着建筑物规模及冷负荷的增大,这种优势越明显。
4.适合WELL及LEED标准的系统特点1) 极高的室内环境热舒适性,主要通过辐射方式供冷供热,室内温度分布均匀,无温度死角,室内无吹风感,无风机噪音, 是国际上公认使室内舒适程度最高的空调末端系统。
2) 高空气品质,新风系统有效改善室内空气质量,降低室内CO2浓度。
3) 有效控制房间湿度,通过湿度传感器自动实现冬季加湿、夏季除湿,各房间温湿度可精确、灵活的进行调节和控制。
4) 节能,各组成部分的高效性能,使得整个系统的能耗显著降低。
5) 运行费用低,全年运行费用比常规“风冷冷水机组+电/燃气锅炉+风机盘管系统”可节省60%~70%。
6) 无较低的复式吊顶,房间空间感好。
四、毛细管网空调基本设计方法1. 按照人体最佳热舒适区确定房间设计温湿度。
2. 根据房间设计温湿度确定人体感知温度和房间露点温度。
人体感知温度是室内温度和房间表面温度的平均值,露点温度可通过焓湿图确定。
3. 系统供水温度的确定取决于露点温度,在安全范围内供水温度应尽可能地接近露点温度。
理论研究表明,供水温度高于露点温度0.5 ℃既无结露危险。
但为安全起见,一般取供水温度高于露点温度1 ℃。
4. 系统供回水温差相应地选择在2~3 ℃之间,不应太大。
温差的增加尽管会减少流量,但同时降低了供回水平均温度和室内设计温度的差,从而减少了制冷量。
5. 按不稳定传热法逐时计算冷热负荷,并取典型房间冷负荷Q湿负荷W。
6. 根据建筑及装修要求,确定典型房间毛细管网铺设方式(吊顶、墙壁、地面),绘图铺设。
7. 根据不同的铺设方式及平均中间温度(即供回水平均温度和室内设计温度的差)查右侧表,确定毛细管网所提供的显热负荷Qx。
8. 确定典型房间送风热湿比线:ε =(Q-Qx)/W ,注意:如室内温湿度要求较为严格,新风就需沿ε2热湿比线送风。
9. 新风量确定:1) 室内人员所需新风量;2)消除室内余热余湿所需新风量;3) 保证室内正压要求所需新风量取其大值做为计算新风量。
如(1)、(2)计算得到的新风量远大于(3)得到的新风量,考虑设排风热回收装置。
10. 确定新风处理方式:⑴冷冻除湿;⑵溶液除湿;⑶固体除湿;11. 确定冷热源1)优先按照新风机组和毛细管网的需求分别配置冷热源,即温湿度独立控制;2) 如条件限制必须采用同一冷热源,毛细管供水温度应独立可调节。
12. 根据单位面积制冷量和系统供回水温差即可求出单位面积水流量。
13. 根据房间设计冷热负荷和上述的单位面积制冷、制热量来计算房间毛细管铺设面积,并取其中的较大值作为最终铺设面积。
同时保证有效安装面积为房间净使用面积的75~90%。
14. 根据铺设区域的短边来确定毛细管席长度。
15. 根据房间毛细管最终铺设面积和单位面积水流量可计算出房间设计水流量。
16. 根据房间设计水流量和毛细管席集合管(De20x2.0)的允许最大流量来确定并联环路的个数。
17. 根据已确定的毛细管席长度所允许的最大流量来确定每个并联环路的毛细管席个数。
18. 根据每个并联环路的设计水流量和已确定的毛细管席长度查下表来确定该环路的压力损失。
19. 为确保每层各房间阻力平衡,可采取如下措施:1)设计中尽可能地使各房间毛细管长度接近;2) 设计中尽可能让房间支干管比摩阻减小。
3)各房间回水管设置静态平衡阀,并在初调试中确定管径和调整圈数。
五、成本增量价格成本增量的原因,是该系统施工的周期和人工成本相对传统空调要长的多、贵的多,一个正常的毛细管系统施工周期是:1. 先于装修进场划线定位,并开始风管系统施工;2. 地面毛细管铺设和新风管铺设要和装修单位有两个交叉配合层面;3. 顶面毛细管铺设和表面抹灰处理也和装修单位两两交叉配合;4. 最后装修撤场还有全面的系统调试和记录。