曾琪翔



“恒温、恒湿、恒氧”技术在南昌地区住宅的设计应用

曾琪翔

（广州地铁设计研究院有限公司 广州 510000）

随着社会、经济、文化的发展和人民生活水平的提高，我国对居住条件提出了更高的要求，已由适用、安全逐步走向舒适、健康。针对这一市场需求，南昌地区首次推出了采用水源热泵系统、置换新风系统与毛细管辐射空调系统的新型住宅，全年为居住者提供适宜的温度、湿度、含氧量，即“恒温、恒湿、恒氧”型住宅。结合南昌地区该项目设计，介绍该新型住宅的技术特点及注意事项。

节能；水源热泵；置换新风系统；毛细管辐射供冷（暖）系统

0 引言

我国传统住宅空调通常采用分体式空调或者多联式空调系统，两种空调形式使用中都会出现室内空气干燥、温度的现象，而且无法满足新风的需求。随着人民生活水平的提高，对居住环境的要求也越来越高，尤其是如今的雾霾天气，则通过技术革新发展新型住宅则是必然趋势。南昌地区一住宅小区通过采用水源热泵、室内置换新风系统、毛细管辐射供冷（暖）系统、24小时热水系统、中央除尘系统、外墙保温系统、自动遮阳系统、水处理系统等技术，建设成“恒温、恒湿、恒氧、低噪、适光”绿色低碳舒适性住宅。根据项目设计情况，介绍该新型住宅的技术特点。

1 围护结构

围护结构是指围合建筑空间四周的墙体、门、窗等，构成建筑空间，抵御环境不利影响的构件。围护结构负荷占空调负荷的10～30%，其保温性能在建筑节能中起着重要作用；而在围护结构中，外窗对空调冷负荷有明显的影响，透过玻璃的日射得热冷负荷约占空调冷负荷的20～30%。“恒温、恒湿、恒氧”新型住宅中增加了温湿度独立控制空调系统，设计中应加强外墙保温及外窗的保温隔热效果，在经济性最优的情况下减小系统运行能耗。项目中围护结构采用以下方式：1）外墙保温采用70mm聚苯乙烯板EPS；2）屋面采用120mm聚氨酯发泡保温；3）外墙采用双层中空low-e玻璃，并采用可自动控制外遮阳装置。

图1 外墙保温

2 水源热泵系统

空调系统和24小时热水系统的冷热源均采用水源热泵系统的形式。夏季冷负荷主要由地下水承担，部分热量由生活热水系统回收；冬季则全部由地下水承担。根据地下水水源测试报告中每口井的抽水量为60m3/h，每口井的回灌量40m3/h。项目一期工程共设置28口水源井（10口抽水井和18口回灌井），打井深度为35m，所有水源井均为两用井，根据现场运行情况抽水和回灌定期倒换。

空调制冷制热过程：

（1）热泵主机开启，夏季制取7度冷水，冬季制取40度左右热水；

（2）冷热水通过新风循环泵，送入楼栋新风机组冷却盘管；

（3）新风机组通过热回收、过滤、加湿等冷却/加热处理新风；

（4）处理后的新风通过送风机送入户内，进行空调；

（5）毛细一次泵将冷热水送入板换，与板换内毛细二次侧冷热水热交换；

（6）毛细二次泵将冷却/加热H后冷热水送入户内，进行空调。

热水制取过程：

（1）热泵主机开启，生活热水循环泵加热热水罐中的热水；

（2）热水罐储存制取的高温生活热水；

（3）生活热水循环泵24小时开启，保证管道热水温度；

（4）用户有热水使用时，冷水自动补水；

（5）补水后热水罐温度下降，热泵主机自动开启加温。

项目一期工程共设置2个集中冷热源机房。1#冷热源机房设置3台制冷量为2500kW水源热泵机组，负担多层及高层建筑的新风负荷和室内冷热负荷。另外，单独设置3台制热量为200kW水源热泵热水机组，分别负担高、中和低区生活热水系统。下面是空调系统和热水系统简易原理图。

图2 空调系统原理图

图3 热水系统原理图

3 置换新风系统

置换通风是基于空气的密度差形成的热气流上升，冷气流下降的原理。置换通风一般通过布置在地板附近的风口，以较低的速度（一般为0.2～0.5m/s），向室内送入处理过的空气。因而送入室内的低速、低温的新风先下沉，然后慢慢扩散，在地面形成一层“空气湖”。送风气流与室内较为污浊的空气掺杂很少，形成空气品质的分层现象，从底部向上空气质量逐渐下降。送入的冷空气在缓慢上升的过程中遇到热源形成上升的气流，不断卷吸周围的空气，形成一股蘑菇状的气流，最后通过设在房间上部的排风口排出室外。根据有关资料统计，置换通风与混合通风相比，可以节约20～50%的能源。置换通风可以对工作区的CO2等污染物进行更为有效的控制。它的通风效能系数大于混合通风，这样就能达到改善室内空气品质的目的。

现场每栋住宅在地下室或者屋面单独设置1台转轮式热回收新风机组。机组送风从新风竖井进入每层每户，每户从竖井接一根新风支管接入静压箱，静压箱上接120mm×50mm的镀锌风管分支进入客厅、卧室，最终由陶粒混凝土找平地面。

图4 新风竖井及静压箱

4 毛细管辐射供冷（暖）系统

毛细管辐射空调系统模拟植物叶脉与人体皮肤下的毛细血管原理，利用PPR塑料制成的细直径（外径2～5mm）、小间距（10～30mm）的密布毛细管席，犹如人体中的毛细管，起到着分配、输送和搜集液体的功能。由供、回水环路将其连接，在房间顶棚或侧墙等形成密布管网，通过管内流动的冷、热液体向房间直接散热或散冷。由于毛细管网间距非常小，能够使得房间顶棚等的温度分布均匀一致，在这种情况下，室内热交换中辐射可达60%，对流为40%，这种热交换等同于自然界物体间的热平衡规律，使人体感觉非常舒适，不会产生常规空调由于需要满足制冷或制热需要而采用的大风量送风带来的吹风感，而且由于毛细管网辐射面积比传统风机盘管系统大很多，其夏季供水温度为16～20℃，冬季为28～35℃，相较于传统空调系统有较高的夏季供温度和较低的冬季供水温度，可节省大量能源。

5 中央除尘系统

中央除尘系统由吸尘器主机、吸尘管道、吸尘插口、吸尘组件组成。吸尘主机置于地下室的设备间内（高层设备4台，多层设置2台）。主机通过嵌至墙里的吸尘管道与每个房间的吸尘插口相连接，连接在墙外只留如普通电源插座大小的吸尘插口，在进行清洁工作时将一根较长的软管插入吸尘插口，灰尘、纸屑、烟头、杂物及有害气体通过严格密封真空管道，将灰尘吸到吸尘器主机的垃圾袋中，确保了最清洁的室内环境。

6 存在问题及结论

由于首次在南昌地区推广“恒温、恒湿、恒氧、低噪、适光”绿色低碳舒适性住宅，在施工及运营中遇到一些问题，如：1）转轮热回收新风机组设置在屋顶或者地下室，虽然已采用变频风机，离新风机组最近的室房间夜间低频噪声对人员干扰大，较难处理，建议后期项目中增加夹层以降低噪声对室内的影响；2）远端户型中热水系统循环较慢，建议可在各楼栋增加循环水泵；3）夏季室内某些房间出现结露现象，建议在转轮热回收机组处增加一套除湿装置；4）水源井堵塞问题，建议后期加强运营管理；5）室外水源井管道沉降问题，建议在室外管道连接处设置检查井。

虽然该系统运行中存在一些问题，但是水源热泵系统与置换新风、毛细管辐射系统配合，综合能效高，全年室内温、湿度恒定，室内空气质量好，整体舒适性良好，值得在南昌地区推广。

[1] GB 50366-2005(2009),地源热泵工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3] 王鑫.与置换通风相结合的地板辐射供冷[D].武汉:华中科技大学,2016.

[4] 高治国.置换通风条件下地板辐射供冷的热环境数值模拟[D].济南:山东建筑大学,2013.

[5] 狄洪发,王威,江亿,等.辐射吊顶的实验研究[J].暖通空调,2000,30(4):5-8.

[6] 缪爱国,霍海娥.辐射供冷系统简介和设计初探[J].制冷与空调,2008,22(6):96-101.

[7] 葛佳,陈敏,乔坚强.上海地区地下水源热泵技术应用实例研究[J].上海国土资源,2016,37(2):75-78.

The Technology of "Constant Temperature, Constant Humidity, Constant Oxygen"Design and Applicate in the Nanchang's Residential Buildings

Zeng Qixiang

( Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd, Guangzhou, 510000 )

With the development of society, economy and culture and the improvement of people's living standard, our people puts forward higher requirements to the living conditions, application and safety turn comfortable and healthy. According to the market demand, the technology of water-source heat pump unit, replacement fresh air system, capillary radiation air-conditioning first application in Nanchang's residential buildings, all the year round to provide suitable temperature, humidity, oxygen content, "constant temperature, constant humidity, constant oxygen" type residence. Combined with the project design in Nanchang's area, this paper introduces the technical characteristic of the new housing and precautions

Energy conservation; water-source heat pump unit; replacement fresh air system; capillary radiation air- conditioning

1671-6612（2017）03-262-03

TU831.2

A

曾琪翔（1983.12-），男，本科，工程师，E-mail：156663883@qq.com

2017-03-27