中国建筑上海设计研究院有限公司上海市200062
摘要：毛细管辐射空调作为具有极大节能潜力以及热舒适性的空调方式并且可以综合运用多种冷热源形式而倍受关注。但其现实应用却经常遇到结露以及冷却能力不足等诸多问题。文章在项目应用基础上结合冷热源方式以及新风处理方法探讨了毛细管辐射空调系统与地源热泵技术、窗台式新风处理机组、地板辐射采暖、风机盘管等联合运行的效果，着重介绍了一种可行的窗台式新风处理机组的运用。最后进一步提出了毛细管辐射空调技术可能的多种冷热源应用。
关键字：毛细管辐射空调；地源热泵；温湿度独立控制；新风处理机组；冷热源
引言
目前建筑能耗已经占到社会总能耗的1/3，其中大部分是来自家庭和办公场所的空调系统能耗，空调以及冷热源方式的不断改进与创新将是建筑节能技术的关键所在。常规的空调系统如全空气系统和风机盘管等都是采用温湿度耦合的处理方式，既造成了能源利用的浪费，也不能满足室内环境的实际需求[1,2]。出于节能的考虑，传统空调系统常限制新风量而加大回风的使用，造成了室内空气品质恶化，引发各种病态建筑综合征；加上表冷器、风机盘管等处于湿工况运行，其产生的潮湿表面极易滋生霉菌，通过回风的扩散进一步污染室内空气[3]。对此，有学者提出将辐射空调与独立新风相结合的新型空调方式，这样就将新风和辐射空调末端变成两个平行的系统，独立新风解决通风换气问题，承担新风负荷、消除室内湿负荷和部分显热负荷，剩余的显热负荷则由冷却顶板来承担[4]。
辐射空调总体上可分为吊顶式、地板式以及毛细管式，其中由于毛细管辐射空调的安装灵活性以及良好的辐射换热能力而倍受关注。此外毛细管辐射空调系统具有优良的热舒适性能、无室内噪声影响、高效节能等特点，在高档建筑中极具发展前景[5]。但同时毛细管辐射空调系统复杂、造价较高、夏季易结露等问题也极大的限制了辐射空调在夏热冬冷及高湿度地区的进一步推广应用[6]，因此探究毛细管辐射空调系统的工程应用方法就显得尤为必要。
1项目情况简介
目前由中国建筑上海院设计研究院主持设计的爱涛尚逸华府住宅项目一期已经安装了毛细管辐射空调系统并已经投入使用。在项目中运用地源热泵+景观水源（辅助散热装置）作为夏季供冷、冬季供暖及生活热水的冷热源，综合使用毛细管辐射空调技术以及窗台式新风处理机组、地板采暖以及风机盘管等作为其暖通空调末端装置。作为南京江宁区首家高科技节能型精装修公寓，因其低能耗特点而并被评为南京可再生能源建筑应用城市示范项目。其典型户型内部空调系统布置如下图所示：
图1典型房间内部空调末端布置图
本项目主卧室夏季采用毛细管辐射空调系统、风机盘管（夏季辅助供冷）加新风系统供冷，当室内温湿度在毛细管空调安全运行区域时，使用毛细管空调加新风系统供冷，当室内负荷太大时，增加风机盘管补充供冷，当室内相对湿度过大容易使房间结露时，关闭毛细管空调，室内热湿负荷由风机盘管加新风系统承担；风机盘管由条形风口送风，上送上回，为保证室内不结露，夏季新风由窗台式新风机组处理至较低温度后送至室内。冬季采用地板辐射采暖系统供暖，新风经由窗台式新风机组处理至室内状态后送至室内。
主卧室采用地暖+风机盘管系统+毛细管辐射管网的空调末端系统，虽然增加了前期的初投资，但是这种空调方式符合冬夏人体“温足而凉顶”的生理舒适性特点，并且在实际运行过程中可以与地源热泵系统很好的结合起来。目前，地源热泵系统是目前国家和建设部大力推广的可再生能源应用的一种形式，其制冷、制热系数可达3.5～5.5，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。
空调房间夏季室内设计工况一般为24~26℃，相对湿度为40~60%，露点温度为9.5~17.5℃，为防止辐射表面结露，辐射表面平均温度应比露点温度高1~2℃，因此推荐辐射表面平均温度为19℃，综合考虑制冷效果、制冷系统效率以及合理供回水温差，毛细管网栅设计供水温度控制在16~17℃。如此高温冷冻水可以大大提高冷水机组的制冷效率。新风使用窗台式新风处理机组进行冷却去湿，一般使用7℃的冷冻水。这就要求必须同时有高低温两种冷水机组来满足毛细管以及新风处理机组两种末端装置对不同品位冷冻水的要求。
2毛细管辐射空调系统温湿度独立控制策略
为了防止毛细管辐射表面结露，冷冻水供水温度不能太低，一般控制在16~17℃，加之安装方法的不同，其供冷能力也有所不同，但一般可以在80W/㎡左右[7,8]，为了弥补其制冷能力不足的问题，选择使用风机盘管作为夏季辅助制冷末端。
在所能提供的制冷能力范围内，毛细管辐射空调采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，其基本组成为：
处理显热的系统，主要包括高温冷源、余热消除末端装置。由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热系统的冷水供水温度不再是常规冷凝除湿空调系统中的7ºC，而是提高到18ºC左右。
处理潜热的系统由新风处理机组、送风末端等装置组成，采用干燥的新风来承担室内湿负荷。新风除湿主要有冷凝除湿、转轮除湿以及溶液除湿三种方式，冷凝除湿需要采用另一台冷水机组来制备低温冷水，而转轮除湿、溶液除湿也均需要采用相应的除湿机组。
由于民用建筑转轮除湿和溶液除湿受建筑空间和维护水平的限制，目前还难以推广应用，故现在还是多采用常规的7ºC冷水除湿，如果应用到毛细管辐射空调温湿度独立控制系统中，则低温冷冻水直接干燥处理室外新风，高温冷冻水则输送到末端毛细管处理室内显热。
3配合毛细管辐射空调系统的一种窗台新风处理机
随着人们对居住办公环境品质要求的提高，对建筑物采用新风也提出更高层次的要求。现有建筑设计标准中所限定的新风量要求主要针对公共建筑物中主要空间提出的，而目前市场上有售的新风处理机组也主要是适用于所述公共建筑中的主要空间的。现有的这类新风处理机组主要由箱体、吊架及设置在箱体内包含风机、电动控制阀、水盘管、接水盘、初效过滤器的新风处理系统构成，风量在1000-15000m³/h之间，设置时要求有一定的安装空间，适宜用于具有较大新风量需求、且有一定安装位置（如吊顶）的房间中，但无法直接单独使用于一般新风量要求不大、且无安装位置（如吊顶）的房间中。
对于毛细管辐射空调这种新风量一般要求不大、且吊顶无安装位置的房间单独使用新风问题，目前大多采用通过使用新风换气机将室外新风直接引入室内的方法，虽然对改善室内的空气质量有一定帮助，但由于新风换气机不具有对来自室外的新风单独进行处理的功能，所以，进入室内新风的冷负荷及湿负荷都需由房间空调系统处理解决，这将对引入新风的局部区域产生热舒适性差的不良影响，同时还存在对室内湿负荷无法单独控制的不足之处，所以，虽然新风换气机为室内引入了新风，但对室内空气品质的改善效果不显著。
为了解决目前无吊顶房间在单独使用新风方面所存在的室内空气品质改善不显著的问题，配合毛细管辐射空调房间温湿度控制中独立新风系统的处理，可运用窗台式房间新风处理机组来对室外新风进行处理。现提供一种能安装在窗台底下、既能为房间提供处理后的室外新风，又不占用房间空间的窗台式房间新风处理机组。
下图是所述典型窗台式房间新风处理机，其基本组成如下图所示：
图2一种新型窗台式新风处理机组
1.机箱，2.过滤器，3.风机，4.电动控制阀，5.水盘管，6.接水盘，7.新风处理系统，8.出风口，9.进风口，10.安装连接构件A，11.电气进入线接头，12.进水管接头座，13.出水管接头座，14.冷凝水管接头座
工作时，室外新风在风机的抽吸力作用下由外墙孔洞进入，在电动控制阀的控制下经新风处理系统处理完后由出风口送入室内。由于通过对新风处理机组的外形尺寸、内部构件的布局及窗台下的墙体作了适应性设计，使两者有机的合理结合，使一般的新风量要求不大、且无吊顶的房间单独使用新风成为可能；经过新风处理机组处理后的新风直接送入室内，无需风管接入室内，不占用房间空间，可对室外新风除湿降低室内湿度，从而实现房间独立新风系统进行房间湿度控制，改善室内居住环境、保障人体健康、引导人们达到健康居室生活的新型窗台式房间新风处理机组。
需要强调的是使用毛细管辐射空调时，利用独立新风系统控制室内温湿度还必须保证房屋的气密性以及正压的状态，如果漏风量太大不足以保证室内正压的话就会造成室外空气渗入，从而使得房间内的相对湿度得不到有效控制，进而容易引发辐射表面结露的状况。如果能在气密性良好的建筑室内使用窗台式新风处理机组处理新风，则能有效地为居住建筑或者办公建筑提供必要的新风量并且同时保证室内正压的状态确保隔绝室外空气的渗入。
这种窗台式房间新风处理机组安装设置在房间窗台下墙面上，经过新风处理机组处理后的新风直接送入室内，可对室外新风除湿降低室内湿度，从而实现房间独立新风系统进行房间湿度的控制，改善室内居住环境、有效解决目前无吊顶房间在单独使用新风方面所存在的室内空气品质改善效果不显著的问题，具有很强的实用性。
4毛细管辐射空调系统的冷热源使用
毛细管辐射空调系统因其高温冷冻水的使用使得其能与多种冷热源形式相结合，比如在西北地区可以以蒸发冷却制冷（新疆、青海等地区）和地源热泵（陕西等地区）为高温冷冻水的冷源；在我国长江流域大部分地区以及华北地区可利用地源热泵作为毛细管辐射空调高温冷冻水、低温热水的的冷热源；在长江流域以南地区（两广、贵州、云南等地）由于地质条件多以岩石为主，地源热泵打井成本较高，且全年冷热不平衡，又不具备蒸发制冷的条件，所以适合采用高温冷水机制取高温冷冻水。除了以上常规冷热源形式，还可以综合运用太阳能吸收式制冷、风冷热泵、冰蓄冷（同时转换高低温冷冻水）等技术手段为毛细管辐射空调提供高温冷水。
5结语
文章以毛细管辐射空调实际应用案例为指导，综合介绍了毛细管辐射空调的使用以及与其他空调末端如地板辐射采暖、窗台式新风处理机组、风机盘管的联合运行使用状况以及热舒适性分析。针对毛细管辐射空调高温冷冻水使用，着重介绍了其与地源热泵技术相结合的性能优势。在温湿度独立控制问题上提出了适合与毛细管辐射空调系统联合使用的一种新型窗台式新风处理机组，在不占用常规吊顶空间的同时充分利用低温冷冻水用以冷凝处理新风的余湿量。最后在毛细管辐射空调冷热源运用上提出针对我国不同地区适用的不同冷热源形式以及其它新型非常规冷热源方案。
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