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首页 >> 2010第二、三期合刊 >> 毛细管网热泵空调系统:暖通空调技术发展的趋势

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何为毛细管热泵空调系统?

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。
该系统包括三个独立系统:

1、低品位能量采集系统:毛细管网作为水源能量采集器可以置于海洋、江河湖泊、工业废水、生活污水中高效提取能量,把传统开式取水系统变成闭式循环系统,不必考虑水质的影响。毛细管网土壤能量采集器埋置在浅层土壤中采集能量,解决了传统打深孔技术受地质条件影响大和效率低的问题。这样,从初投资和运行管理费用上都会大大节省。

2、热泵主机能量转换系统:水源热泵主机从低温水源中提取能量,向室内毛细管辐射末端系统供冷供暖,夏季运行时能能效比可达1:10,冬季供暖运行时可达1:8 ,远远高于传统的空调系统。如果没有适用的水源,也可以采用空气源热泵空调,直接从空气中提取能量。由于冬季供水水温只需28℃,所以空气源热泵空调的运行效率也会大大提高。

3、室内毛细管能量释放系统:如果仅用于供暖,超薄的毛细管网也可以当散热器,不占空间,不占层高,可以在地面、墙面和顶棚因地制宜安装,热反应时间10-30分钟,舒适性很强。与地板采暖相比,可以节省50mm豆石蓄热层,减轻建筑荷载,与传统地暖的综合造价相当。毛细管网可以用小温差辐射采暖制冷两用,但是为了避免湿度大露点高辐射供冷产生凝露,就要配套除湿系统。常规采用毛细管网恒温辐射+置换新风方案,实现高舒适低能耗达到最高健康环保要求,称为毛细管网生态空调系统,造价与传统中央空调+地板采暖相当,但是节省了空间和能耗,实现的舒适度则是传统空调技术无法比拟?的。

优势对比分析

毛细管热泵空调系统与常规供冷、供暖系统相比有以下优点:

优势1:环保无污染 省去了锅炉系统,没有燃烧过程,避免了排烟污染,使环境更加洁净优美,是真正低碳排放、气候友好型可再生能源利用技术。

优势2:高效节能 无论冬季还是夏季,每投入1KW电能均可得到8KW左右的热能或冷能,能源利用效率远高于其他形式的供热或供冷空调系统。

优势3:应用范围广 除了从土壤或地下水提取能量,还可以从工业废水、污水、中水、湖水、海水中提取能量,广泛地应用在民用建筑采暖、冷暖空调、工业企业冷冻、冷藏、冷却、加热等领域,从而节约了大量采暖、供热、供冷能量。

优势4:运行稳定安全 毛细管热泵空调系统从温度相对恒定的低温水源中提取能量,相当于汽车以经济时速在高速公路上行驶,平稳而安全,故障率较低。

优势5:节省运行费用 本系统最大特点是节能减排,利用可再生能源。无论冬季还是夏季,运行成本只有传统供冷供暖方式的1/2—1/3。

优势6:不占任何空间 超薄的毛细管网在地面、墙面和顶棚因地制宜安装,不占空间,不占层高,可有效节省建筑物室内空间。

优势7:创造高品质的室内环境  由于毛细管系统无送风装置,因此室内无吹风感,无噪声影响;均匀布置的毛细管系统降低了室内空间的温度梯度,使房间的温度均匀一致,人体感觉更加舒适。

毛细管网应用:从德国进入中国

毛细管网在欧洲已经应用20多年,德国柏林Treptower  Allainz保险公司、维也纳双子大厦、德国柏林stolpchensee别墅区、比利时布鲁塞尔UCB药厂、德国勒沃库森足球体育馆、德国HANNOVER2000展览会展馆、 德国柏林动物园企鹅馆等项目都采用毛细管网。

2005年毛细管网进入中国以来,也在很多项目上应用。清华大学节能示范楼、清华大学环境楼、北京科委办公楼、北京侨福芳草地、南京锋尚、南京朗诗所有项目样板间、深圳招商地产总部办公楼、天津富水一方、绿地能源大厦、山东日照港务局培训中心、西藏华能水电站基地、重庆锰都大酒店水源热泵系统改造一期二期等项目中都应用了毛细管网。毛细管网不仅只用于空调系统末端,也开始应用于前端,应用形式灵活多样,毛细管网设计和安装技术已经成熟。2010年,新国家标准《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》即将颁布,毛细管网的设计使用是主要一项增编内容。关于毛细管网施工的技术规程和验收规范由同济大学牵头正在制定国家标准,国家十一五科技支撑计划中有多个课题与毛细管网有关。

此前,毛细管网的应用曾经是德国技术的标榜、科技地产的标榜和高端项目的标榜,毛细管网制造技术为德国企业垄断几十年。北京普来福环境技术有限公司和北京化工大学走产学研合作的道路实现了毛细管网的国产化,大大降低了使用成本,为这项先进技术在我国广泛推广应用提供了条件。目前,国产化的毛细管网通过了国家权威部门各项检测,通过了住房与城乡建设部的科技成果评估与推广,并且被部分城市建设管理部门列入本地优先推荐的节能产品目录,在政府投资项目中引导使用。

毛细管网技术真正进入供冷供暖领域

为了使毛细管网技术真正进入供冷供暖领域,2009年年初,新加坡独资企业——郑州中南科莱空调设备有限公司,联合北京普来福环境技术有限公司共同开发适用于毛细管网工况的水地源热泵产品和空气源热泵产品,并深入研究毛细管网作为前端采集低温能源的采集装置施工工艺,以及作为室内末端释放能源的散冷散热施工工艺。

去年6月,德国CLINA总裁Chahed先生到普来福公司访问,看完我国自行研制的毛细管网后,深情地说:“二十年前,我在德国养了一个儿子;二十年后,中国人养了一个一模一样的儿子。”德国人深知,同为PPR原料的毛细管网,德国产品和中国产品是不会有差距的。物理常识告诉我们,管道耐压能力与直径的平方成反比,因此毛细管更耐高压。另外,毛细管网的焊接都是工厂预制,每一片网出厂前都要经过严格检验,因此质量有保证。国产毛细管网和进口毛细管网的耐压能力都会远远超过正常使用要求,在普通使用条件下没有差别。国家化学建材检测中心对国产毛细管网测试爆破压力56公斤(kg/cm),正常使用不会超过10公斤。国产毛细管网还通过了8760H测试,在110℃水温和19公斤压力下365天不破裂、不漏不渗,证明常温常压下可满足使用50年以上。因此,作为毛细管热泵空调前端采集低温能源的采集装置,可以安全、可靠、高效地从江水、湖水、城市污水中水、海水、工业废水中提取能量,从而大大拓展了毛细管热泵空调系统的应用范围。

全国暖通空调与净化设备标准化技术委员会黄维秘书长说,暖通空调技术的发展开始追求高舒适和低能耗,辐射可能是最好的解决方式,目前国外散热器系统的设计也采用低温辐射方式。毛细管热泵空调目前较多应用于低温辐射采暖,因为这样更能体现出投资费用低、运行效果舒适、采暖费用低廉的显著优势。

毛细管网呼吸式空调是毛细管热泵空调的灵活应用。把毛细管网置于墙体内腔中,墙表面上下开风口,不需要风机动力。毛细管网内介质的流动制冷或加热腔体内空气,温度差产生重力差让空气自然循环,一侧风口排气另侧风口吸气,呼吸室内空气进行处理,风速柔和无噪声。呼吸式空调靠毛细管网极大的表冷面积有很好的制冷除湿能力,还能去除室内甲醛及空气悬浮物的污染。这样的系统比较简单,不必考虑毛细管网冷辐射墙面凝露及配套除湿系统的设计。

毛细管热泵空调系统适用于大型住宅、别墅、写字楼、酒店、餐饮、医院等民用、公用建筑,更适合于对温湿度要求较高的厂房、酒窖等工业场所。

业内点评:低碳经济鼓励可再生能源的开发利用,毛细管热泵空调系统正是以高效利用低品位能源见长,同时实现了高舒适和低能耗,既符合国家节能减排降耗及住宅产业化政策,又满足人民群众对舒适健康生活的需求,推广应用前景巨大。

指导机构:中华人民共和国住房和城乡建设部科学技术委员会    中华人民共和国自然资源部科技专家咨询委员会
主办机构:中国国际城市化发展战略研究委员会
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