常态化疫情防控下毛细管辐射空调系统的应用

2022-05-25王少康

大科技 2022年20期

王少康

（际高建业有限公司，北京 100000）

0 引言

自疫情以来，公众对集中式中央空调系统的质疑声越来越强烈，甚至出现工作生活区域附近一发现疫情就全面关停空调的现象，这表明当前的集中式中央空调系统设计已渐渐偏离普遍的社会需求，如何将现有的集中式中央空调系统与疫情传播因素综合考虑，在暖通设计中规避常规中央空调系统的不足，降低乃至完全消除疫情传播对集中式中央空调系统的不良影响，是所有暖通设计人员需要去认真思考的。

新冠病毒的传播途径可分为两种，一种是通过近距离飞沫进入人体呼吸道传播，即空气传播，一种是通过人体眼睛、口腔和鼻腔黏膜进行接触传播[1]。此类病毒传播的主要因素包括传播距离、病毒浓度和病毒暴露时间等。而在相对封闭的集中式中央空调系统中，此类病毒极易通过风系统进行扩散式传播。如何阻断病毒的传播途径，优化当前集中式中央空调系统，并使之适应不同时期的使用需求，是暖通专业设计人员在设计之初就应该着重考虑的。本文将以此为基础，讨论在疫情防控中毛细管辐射系统的设计要点。

1 常规集中式中央系统现状

在住宅建筑中，常规集中式中央空调系统如风机盘管+新风系统，其室内的空气调节主要通过风机盘管末端来实现，依靠风机盘管末端内的风机作用，经回风口回收室内空气，将室内空气通过风机盘管内部的冷盘管冷却或加热后重新送入室内，其工作原理实质上是不断的再循环室内空气，以空气的对流传热来保证房间内温度的相对恒定，在此基础上增加新风系统，来满足室内人员对新风量的需求。另外，考虑建筑节能性，该系统送风一般会采用全热热回收的方式，将室外新风与房间内回风混合处理后重新送入室内，这种热回收方式能够有效回收室内空气中的热量，节省新风系统能耗。

然而在疫情期间循环使用的室内空气无法及时排出空气中的可吸入有害物，风机盘管末端的冷凝水盘也是细菌滋生的重灾区，常规全热热回收方式提供的新风虽然能耗低，但处理后送入室内的新风质量不如全新风系统，且容易造成室内排风对新风的污染，倘若排风中含有传染性病毒，病毒将会有极大风险经热回收段重新随新风进入室内，而这也是绝大多数用户对集中式中央空调系统有疑虑的原因。因此准确判断集中式中央空调系统在防疫中存在的风险点，针对这些要点进行专项优化，是疫情中集中式中央空调系统设计的重中之重。对于住宅建筑，暖通空调系统的目标就是能够结合项目实际情况，使空调系统不仅能满足平时使用的需求，还可以在疫情防控的时候仅对系统做出一些模式调整，即可具备一定阻断病毒传播路径的能力，使集中式中央空调系统“平疫结合”，适应多种使用环境。

2 毛细管辐射空调系统简介

毛细管辐射空调系统是一种新型节能型舒适空调，由于其辐射传热的本质，辅以地板置换式送风、智能化空调控制系统、室内吸声处理等手段，即可打造恒温、恒湿、恒氧、恒静、恒洁、恒智的“六恒”科技住宅。

毛细管辐射空调系统的核心设计思想为温湿度独立控制，通过毛细管辐射末端承担室内绝大部分显热负荷，置换式地送新风承担室内全部潜热负荷、部分显热负荷以及全部的新风负荷，达到室内温度和湿度独立处理的目的。相较于传统空调的温湿联控方案，温湿度独立控制系统可以有效避免因室内温湿度控制失调而造成的舒适度下降、凝水滋生细菌和能源浪费等问题。

区别于常规空调系统的点状传热，毛细管辐射空调系统在运行过程中，空调冷/热水经相应的毛细管席布满空调房间的整个顶面或墙面，可以实现房间内的平面传热，大范围的传热面积能够使整个空调房间温度分布均匀，无温度死角。另外毛细管辐射空调系统传热效率高，在达到与常规空调系统相同设计温度的情况下，夏季供水温度可提高至16～19℃，冬季供水温度可降低至35～31℃，而常规空调则主要通过对流传热，热损失较大，空调能耗较高。因此毛细管辐射空调系统相较常规空调系统有着天然的节能优势。

1.1一般资料2015年9月至2017年1月我院对70例酒精性肝硬化患者开展分析研究,将患者分成了对照组和观察组。对照组有35例患者,最小32岁,最大54岁,平均45.3岁,观察组35例患者最小34岁,最大56岁,平均47.5岁,两组的普通资料对比不存在统计学差异性,可以进行比较分析。

毛细管辐射空调系统主要由温度控制子系统、湿度控制子系统组成。温度控制系统的主体是毛细管席、供回水管道、水力分配中心等。常见的毛细管席铺装方式有湿式安装和干式安装，其中湿式安装主要包括石膏板抹灰安装、顶面或者墙面抹灰安装等[2]，受装修方式影响，这种铺装方式常见于住宅、酒店类建筑和部分办公类建筑，干式安装主要包括金属板模块式、金属帆板式等，常见于办公类建筑，可根据业主要求和现场实际情况结合精装方案灵活选择采用哪种铺装方式；湿式安装常用的毛细管规格为3.35mm×0.5mm（外径×壁厚），材质为无规共聚聚丙烯。

湿度控制系统主要包含新风处理机组、除湿或加湿设备、新排风管道、户内地板送风系统等，通过集中设置在楼顶或地下室的新风除湿机组对室外新风经过一系列过滤、除湿（或加湿）、加热（或加冷）后，由新风立管经户内地送风系统送入空调房间。

目前，结露问题是困扰毛细管辐射空调系统发展的重难点，由于毛细管辐射空调系统末端为平铺在顶面或墙面的毛细管席，无法设置专门的凝水装置，受气候条件的影响，当进入空调房间的空气含湿量过高，且外来空气温度大于夏季毛细管冷辐射表面附近空气的露点温度时，就会出现结露现象。合理的设计湿度控制系统可以有效防止毛细管辐射空调系统的结露问题，针对以上问题，主要可以从以下4 个方面来着手解决。

（1）对新风进行深度除湿，降低新风含湿量。

（2）降低新风送风温度，保证室内空气露点温度低于毛细管辐射表面。

（3）保证房间微正压，确保房间密闭性。

（4）建立防结露预警系统，当系统出现结露风险时及时关闭风险区域水路。

3 毛细管辐射空调系统在防疫中的应用

新冠病毒主要通过空气传播和接触传播，针对毛细管辐射空调系统，则应该从新风系统、室内末端系统、空调房间密闭性控制等方面来着重考虑。

3.1 毛细管辐射空调新风系统

针对毛细管辐射空调新风系统，主要应该从以下几点思考：如新风取风点空气是否干净卫生、新风机组能否有效处理空气中的污染物和致病菌、新排风之间是否存在交叉污染等。

新风机房的新风取风点和排风点的位置需要严格遵守规范来设置，首先空调的新风取风点应确保空气清新，人流量少，气流通畅，避开含有害气体的地方或建筑内排气口，对于设在首层或地下室的新风机房取风点，其下缘距地坪不少于2m；对于设在楼顶的新风机房，排风口应高于屋面不小于3m。为了防止建筑内排风被吸入新风系统造成污染，还应保证取风口和排风口在不同高度时，取风口低于排风口3m 以上，在同一高度时，取风口与排风口的水平距离不小于10m，如果项目有条件，最好在不同方向设置取风口和排风口。

空气处理机组的选择也是防疫中极为重要的一环，良好的机组处理过程不仅可以降低毛细辐射空调系统结露的风险，还能够预防新风和排风在空气处理的过程中交叉污染。如下图所示为北方某项目毛细管辐射空调系统选用的组合式单板双冷源新风除湿机组，所谓双冷源，指的是机组不仅可以通过冷热源机房提供的冷（热）水来对新风进行表冷，进行一次冷冻除湿，并且还配置压缩机来对经过一次表冷的新风进行二次深度冷冻除湿。经过除湿后的新风含湿量将被控制在8g/kg 以下，然后再经过加热将送风温度控制在16～18℃，确保室内露点温度低于辐射表面温度。

由图1 中气流流向可以看出，室外新风经初效板式G4 过滤段、静电除尘段、单板热回收段和中效袋式F9 过滤段对新风进行过滤和回收排风中的热量后，再经过两级表冷冷冻除湿，然后在加湿段加湿（冬季）/再热段加热（夏季）后，送入室内；排风经初效板式G4 过滤段、单板热回收段、风冷冷凝器段排出室外。新风机组在整个空气处理过程中与排风完全物理隔离，尤其是单板热回收段，新风和排风进行能量交换的过程，仅针对排风中的显热部分，进行温度传递，有效避免了新、排风之间的交叉污染。排风经过风冷冷凝器后可将压缩机产生的多余热量带走。

图1 单板双冷源新风除湿机组气流流向

3.2 毛细管辐射空调系统室内末端部分

毛细管辐射空调系统室内末端部分包括毛细管辐射末端系统（毛细管席、供回水管道、水力分配中心）、地板送风系统（地面分风静压箱、地板送风管道、地板送风口）、集中回风系统（门头排风口、吊顶集中排风口、吊顶内排风管道）等。

毛细管辐射末端系统主要对室内温度进行控制，为保证人员舒适度，一般要求其供回水温差在供冷时不超过3℃，供暖时不超过6℃[3]；为保证毛细管席内水流量的恒定，最好在水力分配中心设置各个空调区域的流量调节装置，保证各段水路的水力平衡。

地板送风系统和集中排风系统主要对室内湿度进行控制，经过组合式新风除湿机组处理的新风由地板分风静压箱通过若干路地送风管道送入各个房间地送风口，室内的排风口设在门头或者门缝处，形成“下送上排”的置换送风形式。这种送风形式气流组织好，有利于空气充分的交换，及时排出室内废气，在疫情中拥有巨大的推广价值。在客厅等公共区域设置集中排风口，各个空调房间排出的空气会由集中排风口进入排风系统，随排风管道排出室外。

毛细管辐射空调系统室内末端部分无任何运动部件，在整个运行过程中绝对静音，可有效规避常规空调末端因风机回风造成的室内负压以及不同房间交叉污染的可能性。另外，由于新风主要承担室内湿负荷，送风风量的减小可以将地送风口风速降低至0.5m/s 以下，室内基本没有吹风感。本系统运行过程中无冷凝水，避免了因凝水盘内细菌滋生而造成的空气污染。

毛细管辐射空调系统由于有防止辐射表面结露的需要，对房间的气密性要求较高，不允许长时间开窗或开门，防止室外湿空气扩散进室内，设计排风量为新风送风量的80%，室内处于微正压的状态。良好的气密性可以防止疫情期间住宅建筑免受室外污染空气的影响，微正压的室内环境可以阻止室外可吸入污染物进入室内，这是毛细管辐射空调系统的天然优势。

3.3 毛细管辐射空调系统智能化控制

毛细管辐射空调系统的控制方案不仅要满足用户基本的空调控制需求，还应满足在特殊情况下的疫情防控要求，如大楼内有被隔离人员，被隔离人员如何正常使用集中式空调，大楼内其他住户如何不受隔离人员影响等。

针对以上需求，毛细管辐射空调系统可在原本智能化控制的基础上，通过增加电动阀门设置防疫运行模式。毛细管末端排风系统为集中式排风，在室内排风支管上增设设电动两通阀、止回阀，常规运行时，电动阀门按要求常开，当出现疫情时，倘若有被隔离人员，则关闭被隔离人员户内的排风电动两通阀，防止被隔离人员户内的空气进入整个毛细管辐射空调系统系统中，每户设置止回阀可以有效防止其他户的排风通过排风支管倒灌回户内，被隔离人员户内排风可通过卫生间排风或厨房排风排出室外；在室内客厅设置集中控制屏，设定常规运行模式和防疫模式，当防疫模式打开即控制排风电动阀门关闭，达到一键触摸即可切换模式的目的。