辐射式空调系统设计控制要点浅析

刘国立1王方1王昊2

1 中建东孚投资发展有限公司南京城市公司 江苏 南京 210036；2 中建东孚投资发展有限公司 上海 201100

摘要：辐射式空调系统辅以全置换式新风系统，已经成为业内科技住宅的必要配置，且在住宅中应用越来越多[1]；分户式系统相比于集中式系统有其特有的优势；以南京某项目的科技住宅系统设计实施为例，主要分析了该系统在设计过程中的控制要点；通过对设计过程的把控，确保系统经济、舒适、合理，提升设计项目的落地性，建造健康舒适、产权清晰、运维便捷的科技住宅系统。

关键词：分户式三恒系统；控制要点；置换通风；辐射末端；

0引言

健康是促进人的全面发展的必然要求，是经济社会发展的基础条件，同时在“双碳”目标背景下，科技住宅是公认的未来建筑行业发展方向。由可再生的电力驱动的空气源热泵将成为一种可持续的选择，家家户户独立的空调系统，分户控制减少了能源的浪费，还可以根据家庭生活场景或者个人习惯随心调节室温，极大的提升了舒适度。

同时城镇居民的住房需求逐渐从单纯扩大居住面积，转变为提升住房舒适度、提高居住品质与生活质量；业主对健康舒适的住宅越来越关注，通过科技系统为居住体验赋能，来满足市场对居住环境提升的需求；以下以具体项目为例浅析设计过程中把控的要点。

1项目概况

本工程位于江苏省南京市，地理位置处于北纬：32°，东经：118.78°，为典型的夏热冬冷地区；该项目地上建筑面积109107.84㎡，其结构类型为剪力墙结构，外墙太阳辐射吸收系数为0.5，屋顶太阳辐射吸收系数为0.5。

2分户式辐射空调系统原理介绍

2.1低温差辐射换热技术—舒适性保证

辐射终端由铺设在天花板或墙面上的毛细管席构成，夏季提供15-20℃的高温冷水，通过水的不断循环，带走室内热量，提供制冷效果；冬季提供30-35℃的低温热水，不断为室内制热，使室内常年保持在让人体舒适的温度范围；由于水温与室内温差较小，同时采用辐射换热的模式，换热面积更大、更均匀、更柔和。同时室内无任何运行机组，即无噪音源，从根本上解决室内机器设备带来的噪音问题。

2.2全置换式新风技术—空气质量的保证

新风经过过滤、除湿或加湿等处理后，将健康新风从位于客厅、卧室地面的送风口源源不断的送入室内，沿地板蔓延开来，通过新鲜空气的不断涌入并伴随人体、工作中电器的加热，会包裹着人体缓缓上升，在室内正压环境下，人呼出的热废气被新风携裹着从上部的排风口排出室外，让人时刻处于“新风湖”包裹中。

3分户式三恒系统设计流程

本项目所处地区夏季炎热多雨，空气相对湿度较高，需要除湿供冷；冬季干燥阴冷，空气相对湿度较低，需要加湿供暖。以项目一户型为例，户内设计面积131m²，层高3m，根据项目节能设计围护结构参数进行负荷计算，通过负荷计算选定相应户型适配的空气源热泵和新风一体机；结合精装户型布置，进行风系统、水系统、辐射末端等设计。

4负荷计算

负荷计算是指对建筑物的结构、设备等因素进行分析，确定三恒系统所需的制冷负荷和制热负荷，以保证建筑物内的温度和湿度在一个合适的范围内。负荷计算能够保证室内环境的舒适性，降低系统的维护成本，在进行负荷计算时，需要收集建筑物的信息，确定室内负荷和室外负荷，计算制冷负荷和制热负荷。

4.5设备选型

4.5.1热泵选型

户型名称	三恒面积	冷指标	总冷负荷	热指标	总热负荷	制冷量	制热量
单位	m2	W/m2	kW	W/m2	kW	KW	KW
E1户型	131.4	93.01	12.28	71.04	9.38	18.43	15

备注：工作工况：夏季环境温度35℃，出水温度15℃；冬季环境温度-5℃，出水温度35℃；由上表可知，热泵主机选型满足空调冷热负荷的要求。

4.5.2新风一体机选型

户型名称	三恒面积	层高	建筑容积	新风量	数量	换气次数
单位	m2	m	m3	m3	台	次/h
E1户型	131.4	3.0	396	500	1	1.2

4.5.3排风机选型

户型名称	三恒面积	排风量	数量	排风量	总排风量	新风量	排风新风比
单位	m2	m3/h	台	m3/h	m3/h	m3/h	%
E1户型	131.4	180	1	240	420	500	84.00%

5水系统设计

本户型水系统由空气源热泵提供冷热源，通过供回水管连接分集水器和新风一体机形成闭合水系统环路后再由分集水器连接辐射末端毛细管供冷供热，使得房间达到舒适的温度效果。

6置换通风系统设计

本户型置换通风系统包括地面送风和厨卫排风，房间内为微正压状态，新风一体机通过地面新风管将新风送至每个房间的新风口，在每个房间的门头内部安装有透风槽，透风槽内有吸音棉，室内的污浊的空气通过透风槽由在厨卫设置的排风机排出室外。采用置换式新风系统输入经过处理的新鲜空气，减少污染，保持室内清新自然的环境。同时室内配置PM2.5、VOC、CO2、温湿度传感器对室内空气质量进行监测，为业主提供健康舒适的室内环境。

7辐射末端设计

毛细管辐射布置应结合室内吊顶平面图，原则上考虑到毛细管辐射能力和辐射系统的特性，装修专业应按照平顶方案进行设计，沿管道走向的墙边部位应留有管道设置空间的局部吊顶；在满足毛细管辐射铺设面积的情况下，毛细管辐射的有效辐射面可完全避开卧室及衣帽间的到顶衣柜。

对于客厅、卧室、书房、儿童房及工作间区域的吊顶灯具，毛细管应预留安装间距；原则上毛细管吊顶设置区域内应采用冷光源灯具。毛细管有效辐射面的辐射能力应依据厂家提供的性能报告确定，分集水器每个环路所连接的毛细管有效辐射面积≤15m2 ，毛细管的有效辐射长度≤6000mm，毛细管有效辐射长度按照与装修配合的尺寸（100mm）设计。

辐射环路布置原则，按照各功能房间的分布设计辐射环路，并匹配露点探头和温控器；毛细管距结构板底的净空间≥100mm时，毛细管供回水干管（De20）可考虑设置于辐射板上部；毛细管距结构板底的净空间＜100mm时，室内应预留≥200mm宽的局部吊顶，局部吊顶距结构板底的净空间≥100mm，以此来设置毛细管供回水干管；原则上，考虑安装、检修的需要，毛细管供回水干管宜采用方案局部吊顶的设置方式。

每个毛细管环路应采用同程并联方式，原则上减少采用串联方式，尤其是较窄的毛细管网严禁串联。每个辐射板环路所连接的辐射板串联组个数≤5，辐射管内流速≥0.3m/s；每个辐射板串联组所连接的辐射板有效长度宜≤7.5m，同一个辐射板环路内串联组有效长度不平衡率≤15%。毛细管供回水干管流量≤4L/min，每个分、集水器环路的总压力损失不宜＞30kPa。

辐射板吊顶内侧表面须有等同于不小于10mm的橡塑保温措施（一般应为成品辐射板标配），以减少不必要的辐射板热损失。

辐射和新风系统水管路干管管材宜选用PP-R管，设计压力0.6MPa下，使用年限50年，管道需设置橡塑保温；所有毛细管De20支管需设置不小于10mm的橡塑保温。

8 实际系统运行情况

实际使用测试，在室外温度35℃、相对湿度70%条件下，长时间关闭的系统，从开机时室内初始温度32℃、相对湿度75%开始，降温除湿至温度26℃、相对湿度45%约需要8个小时时间。室外温度35度，长期运行的系统，每天上班时间停机8小时，重新开机至上述工况，需要1-2个小时。

从人体体温调节机能角度来看，三恒系统相比常规空调降温速率延迟的特点，能够避免空调房与室外相对温差过大，人体植物神经系统难以适应，从而引起冷伤风等“空调病”的症状。

日常运行模式的选择，制热模式为冬季使用，制冷模式为夏季使用；通风模式为春秋季节没有制热和制冷需求时使用，可选择通风模式。通风模式可将过滤灰尘和PM2.5的新鲜空气源源不断送入室内，不能处理空气湿度和温度，相比开窗通风而言，耗能有所增加，但可提高室内空气品质。

除湿模式，该模式下辐射系统关闭，只开新风除湿，黄梅天或连续阴雨天建议开启此模式。离家节能模式，家中短时间无人使用时(一般不超过48小时)，可采用此模式，有助于节能。例如：白天上班或周末出游，无人在家时。

总体能耗状况，设定温度不同，所需能耗不同。三恒系统能够实现自由开关和高舒适度。在实现原理上，其耗电量在相同条件下(相同使用时间、相同新风量，相同房间面积和外围护条件)与市场上常见的家用中央空调地暖相比(带新风系统)略低。

防虫网清理、滤网更换，根据目前室外空气质量、环境植被、昆虫等情况，一般建议每运行3个月需检查并清理防虫网，每运行半年需检查并更换滤网。一般在夏季或冬季开始前进行防虫网清理和滤网更换。

8总结

户式化辐射式空调系统辅以全置换式新风系统，以风冷热泵作为冷热源，以每户独立的新风除湿一体机和以水为媒介的辐射面作为载体的分户式辐射/新风系统，该系统产权独立，调节自由，作为科技住宅的主流技术已经在越来越多的高端住宅中应用，满足了广大人民对舒适性改善住宅的需求。通过梳理设计控制要点，为后续项目设计提供了设计思路，为技术的推广提供了较好的助力。

参考文献：

[1]刘剑飞, 科技住宅的发展及现状[J].住宅科技, 2021,41(05): 8-11.

[2]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012（修正版）[S].

作者简介：刘国立，大学本科学历，高级工程师，专业领域为房屋建筑工程，现供职于中建东孚投资发展有限公司南京城市公司。

通信地址：江苏省南京市建邺区庐山路168号12F。

作者简介：王方，大学本科学历，高级工程师，专业领域为房屋建筑工程，现供职于中建东孚投资发展有限公司南京城市公司。

通信地址：江苏省南京市建邺区庐山路168号12F。

作者简介：王昊，大学本科学历，高级工程师，专业领域为房屋建筑工程，现供职于中建东孚投资发展有限公司。

通信地址：上海市浦东新区高科西路899号中建广场B座。