《毛细管辐射供暖系统在高层住宅的应用》
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【摘 要】高层建筑供暖能耗占建筑能耗的比例非常大,已不符合建筑行业可持续发展.毛细管辐射供暖系统是近年来发展的一种新型供暖方式,将毛细管网均匀的安装在建筑室内的屋顶、墙面、底板各个地方,像人体皮肤的毛细管一样,可以调节室内温度,让室内温度处于均衡状态,不会出现噪音、强风,局部过冷或者过热现象.将其应用在高层建筑供暖系统,可以降低高层建筑的能耗,达到节能、环保等要求.本文主要分析了毛细管辐射供暖系统的工作原理和优点,并结合实际案例,分析了毛细管辐射供暖系统在高层住宅建筑中的具体应用.
【关键词】毛细管辐射供暖系统;高层建筑;传统空调
城镇化快速发展,促进我国建筑行业的发展,建筑行业成为国民经济的支柱行业.根据相关数据显示,我国建筑能耗占整个社会总能耗的20%,其中空调取暖占建筑能耗的20%.目前,我国北方大部分城市的供暖系统主要是燃烧煤炭,煤炭燃燒过程中产生二氧化碳、二氧化硫等有害气体,对生态环境造成严重的破坏.随着社会经济的发展,人们对生活品质有了更高的追求,传统的供暖模式已经无法满足人们的需求,绿色建筑成为建筑行业发展方向,并将现代信息技术、传感技术、控制技术运用到供暖系统,提高室内空间的舒适性、安全性.毛细管辐射供暖系统具有安装方便、覆盖范围广、绿色环保、节能等优势,广泛应用在高档住宅建筑中,具有良好的经济效益和环境效益[1].
1.毛细管辐射供暖系统概述
毛细管辐射供暖系统是一种承载水体,用超薄弹性的PPR塑料毛细管构成冷、热辐射为主要传递的热能装置,在结合水循环系统、热源、冷源、新风空调湿系统和控制系统,犹如人体的毛细血管一样,负责液体搜集、分配和传输工作.冬季毛细管内的供水温度控制在30-33℃之间,回水温度控制在28-31℃之间,水流动的速度控制在0.05-0.2m/s之间,2℃的温差和与人体毛细管中血液流动的速度相同,均匀的温度和速度营造良好的环境.毛细管辐射供暖系统具有以下特点：
1.1舒适性好
毛细管辐射供暖系统将热水的毛细管铺设在地板、围护结构、顶板上,管道细小、铺设均匀、铺设面积广、热辐射交换面积大,因此室内的温度比较均衡.与传统的空调系统相比,毛细管辐射供暖系统不会吹出温差比较大的冷、热风和不均匀的对流线性,空气湿度可以达到人居住环境的标志.同时,毛细管辐射供暖系统运行过程中不会产生空气的流动和设备噪音,室内非常安静.
1.2安装方便,节省空间
毛细管网栅的厚度小于5mm,网栅比较薄、柔软、荷载比较小,充满水以后的负荷只有600-900g/㎡,可以将其制作成吊顶模块,直接固定的楼板、地面、墙壁或者楼板下面,其面积不会超过10mm,安装比较方便.一栋20层的建筑采用传统的空调,毛细血管供暖系统至少可以节约2层空间,降低供暖系统的费用,是一种低成本的建筑供暖系统[2].
1.3经济环保
毛细管辐射供暖系统的供水水温在28—32℃范围内,一般空调对流供暖的水温需要40-45℃,毛细管辐射供暖系统可以用比较低的温度实现供暖,可以降低供暖系统的能耗.同时,毛细管辐射供暖系统采用的PPR聚丙烯材料,使用年限超过50年,聚丙烯材料有碳元素和氢元素构成,使用过程中不会产生有毒有害气体,原料还可以循环使用.因此,不需要对材料进行净化处理.与传统的对流空调相比,毛细管辐射供暖系统的辐射范围广,供暖系统和室内温差比较小,比传统供暖系统节能超过40%.
2.毛细管辐射供暖系统在高层住宅的应用
某高层建筑属于高档住宅小区,占地面积为4.12万平方米,一共由9栋高层建筑构成,建筑总高度为10-25层不等,户型面积在89-180平方米,总建筑面积为8.56万平方米.为了降低建筑供暖能耗,提高室内居住空间的安全性、舒适性,将毛细管网供暖系统与地源热泵系统结合起来,充分利用地热资源和毛细管网节能技术,为居民打造健康、舒适、安全的室内空间.
2.1计算空调负荷
根据施工项目当地的气候条件、建筑功能、室内环境要求,充分利用该地的地热资源,模拟每一栋建筑的空调负荷,将空调负荷结果设计为整个住宅小区的空调峰值负荷.我国属于亚热带季风气候,气候温和湿润,冬天和夏天气候比较长,供暖时间为12月到次年的2月月底,一共90天,供冷实践为每年5月至10月份,一共150天.空调设计峰值负荷如下表：
2.2空调冷热源设计
该项目工程的夏季制冷是冬季供暖的1.44倍,如果空调冷热源采用单一的地源热泵,受到客观因素的影响,地下打井的面积无法满足夏季制冷需求.冷热源系统的调节能力比较弱,夏季制冷向土壤排放的热量大于冬季供暖所需的热量,可能导致地热温度逐年上升,无法实现地热平衡.因此,夏季采用常规制冷机组和排热机组进行调节,机组的冷凝热回收可以为小区居民提供热水,供暖阶段可以使用燃气锅炉调节,满足居民冬季所需生活用水.该项目采用复合式地源热泵作为空调的冷热源,在制冷阶段地源热泵系统负责室内负荷和新风负荷的三分二的制冷冷量,冷水机组承担负荷三分之一的制冷冷量;供热阶段地源热泵承担86%的供热热量,燃气锅炉承担9%的供热热量,剩余部分由新风机组承担[3].
2.3温湿度独立空调系统设计
空调风系统调节室内的湿度、二氧化碳等气体浓度,负责新风负荷和室内潜热负荷,毛细管网辐射制冷系统的水温高于室内温度1-2℃,回水温差为2-5℃,供热时的水温控制在25-35℃,回水温差控制在3-6℃.根据建筑内部的温度,在供热和制冷阶段调节室内的温度.毛细管网主要铺设在室内顶部、墙面,毛细管网集管大小型号为20 2（mm）,毛细管的大小型号为3.35 0.5（mm）,间距为15mm,允许最高温度为60℃.
结语：
综上所述,高层建筑供暖系统可以综合当地的气候环境,采用复合式地源热泵与毛细管网辐射供暖系统,可以有效结合城市管网供暖能力不足,城市热量排放等问题,具有良好的环境效益和经济效益,为住宅小区居民提供安全、舒适的生活空间.
参考文献：
[1]许登科,庞建勇,杜传梅, 等.太阳能毛细管低温辐射供暖系统的试验研究[J].流体机械,2018,46（4）：61-61.
[2]绵阳纽伦科技有限公司.一种毛细管辐射供暖供冷系统：CN201820927072.4[P].2018-12-28.
[3]程仲华,张志刚.太阳能直供毛细管辐射供暖系统可行性研究[J].煤气与热力,2015,35（2）：24-29.
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毛细管和供暖系统引用文献:
[1] 毛细管和供暖系统论文范本 关于毛细管和供暖系统类本科毕业论文范文2万字
[2] 综合评价和供暖系统硕士学位毕业论文范文 综合评价和供暖系统方面电大毕业论文范文2万字
[3] 供热和供暖系统电大毕业论文范文 供热和供暖系统类专科毕业论文范文2万字
