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【涨知识】深谈辐射空调(下)
发布日期:2018-08-31  来源:中国地暖网  浏览次数:2952
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 维瓦尔第 · 郑鸿宇

四年前,本人发表过一篇文章《浅谈辐射空调》 ,同这个谦逊的名字一样,文章的内容也很“谦逊”(没办法,水平和认知所至),却收到了很多朋友们的表扬。今天,如同这不着人喜欢的题目一样,这篇“深谈”就未必了,一定会有很多朋友不同意我的观点及表达方式,也没办法,实践和良知让我必须说出我的观点,对与错、是与非,见仁见智吧。

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辐射空调“大战”毛细管空调

其实毛细管空调也是辐射空调的一种,但是由于它没有完全达到辐射空调的参数要求,又同传统对流空调不同,笔者称之为“毛细管空调”。他有很多辐射空调的特征,但又有很大的差距,古诗云“本是同根生,相煎何太急”,本来不应该用“大战”这样的字眼,怎奈毛细管空调的从业者们“大肆”虚假宣传,用辐射空调的优点“欺世盗名”,不仅误导消费者,甚至开始影响行业发展方向。

 

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主动式建筑与被动式建筑

近几年传到中国,让国人现在还认为新鲜“玩意儿”的被动式建筑其实历史已经不短了。大约在90年代初,兴起于德国,主要思想是加大围护结构保温隔热,加强门窗的气密性减少门窗传热系数,达到较为苛刻的节能指标,同时减少主动设备如供暖、供冷设备的应用,利用建筑本身条件来解决,很少的冷、热量就能达到需要的指标。这种听起来很正确的方式在欧洲全球推广了28年,起初取得一定程度共识的同时,近些年人们也开始了反思甚至质疑。

 

在比利时、丹麦等国,近七、八年来,开始了主动式建筑的思潮,被动式建筑的目的就是“节能,节能,再节能”,主动式建筑的思潮认为这种情况并非正确的理论,“人”才是建筑的内核,建筑的目的是为人类服务,创造福祉(well-being),所以核心应该是先舒适,继而再谈节能和环保,既要注重空气品质,又要注重人的舒适度体验感。比如:面对窗外美景我是否应该用落地大窗,这将突破节能指标,但生活应不是一堵墙;比如:我觉得1次置换新风更加让我生活愉悦,我不得不突破0.5次的节能要求,那么节能怎么办呢?利用更加先进的设备而不是减少设备投入,房间要更易于调节而不是增加惰性。显然,主动式建筑并不反对节能,但和人的舒适性相比更加在乎人的需求,而不是节能。

 

这两派的争议还会在一定范围内持续下去,笔者无意介入这样的争议,只是回到我们的主题。毛细管空调生在德国,是在德国的被动式建筑的思维方式下诞生的,它利用建筑的惰性而不是主动调节,所以其系统简单到几乎没有什么传感器,不去主动人为干预,要知道,德国是没有高温、高湿的夏天的,德国人几乎不用空调,显然在德国的气候条件下,在被动房理论以及实践下,毛细管空调无疑是非常成功而适合的,但是适合中国吗?

 

我们不禁想提出3个问题:

 

 ① 中国的毛细管系统是安装在被动式建筑里吗?

 

 显然不是的,中国建筑很少能达到被动水平的,毛细管系统安装在普通的节能建筑,甚至是不节能建筑里。

 

② 毛细管系统安装在被动式建筑里就会舒适吗?

 

被动式建筑本身舒适度就是被限定的,显然,这种没有调节性的辐射系统即便是安装在被动式建筑里,其舒适性也会大打折扣的。

 

③ 中国的气候,尤其是夏季同德国一样吗?

 

显然不同,相差甚远,完全不能相比!

 

而梅氏辐射空调,其理论建立在主动式建筑的基础上,强调人的舒适性优先,舒适健康室内环境的理念围绕着整个辐射空调系统,也就奠定了现代辐射空调的定义。

 

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从辐射空调的定义上看毛细管空调的伪辐射本质

在毛细管辐射空调和梅氏辐射空调房间,体感对比是非常明显的,毛细管空调房内,闷略带热不畅快的感觉明显,湿度偏低是常事,主要是为了防结露带来过度除湿,混风带来新风量不足也很明显,室温无法自由设定等等!

 

辐射空调目前还没有严格的科学定义,梅氏辐射空调的定义理解是这样的:

基于辐射供暖供冷的方式,达到带走人体热量使得人体热平衡为目的,按照正确的比例关系分配带走人体热量的方式,同时通过新风绝对含湿量来调节湿度,通过新风送风方式来调节空气质量,使人体皮肤处于自然蒸发的状态,这种室内环境系统称为辐射空调!

 

对此,要求如下几条的具体解读:① 温湿度独立控制是其理论基础,温度控制是指体感温度,通过辐射传热方式已经辐射面积强度的调节,更容易确立辐射对流带走人体热量的比例关系。②湿度调节则是控制室内相对湿度和绝对湿度目的使皮肤达到自然蒸发的范围,显热这一方式是通过控制新风湿度来实现的。③同时新风通过置换通风的方式实现对室内空气品质的调节,包括保持二氧化碳浓度,甲醛VOC已经PM2.5等悬浮物的控制。

 

通过对梅氏辐射空调的定义以及解读,不难看出毛细管空调伪辐射空调的本质。

 

a、温度的调节性能差。首先对于温湿度独立控制理论,毛细管空调不能严格的实现辐射调节,尤其是夏天,17-19度的供水水温,每平米的散热量极其有限,如果室温26度大概会有30瓦以内的每平米冷量,如果室温24度则只有20瓦的每平米冷量。由于双向传热以及施工方法局限,其调节性极差,而其根本无法分配辐射传热和对流传热带走人体散热的比例,简单粗放的设计仍然停留在传统空调适应建筑冷热负荷的落后的观念中,落后的控制更无法测得这方面的数据!造成室内温度无法自由设定,无法实现人性化!

 

b、湿度控制简单化带来的诸多问题。对于辐射空调来讲,辐射冷暖带来的温湿分控最大受益者是送风方式,这使得混风这种新风回风混合的方式被纯新风置换取代,这个进步意义是巨大的!不再有混风交叉呼吸这种方式困扰,人们共享空间但不必共享他人呼吸了!同时实现了物理净化的方式,气流组织带走包括呼吸在内的所有污染物,调节室内空气质量,从而使得空调新的健康功能被展现,传统空调影响健康的骂名从此不复存在!而毛细管空调并没有充分解读这一优势,为了控制湿度,不惜牺牲纯新风为代价,采用混风方式,失去了辐射空调重要的提升环境健康功能。同时用新风带显热负荷的方法,弥补辐射强度不足的缺陷,使得室内温度更难控制,相对湿度相应的就更加混乱!

 

c、再谈20-26度的舒适范围谎言。毛细管空调由于调节差,建筑围护结构也不能达到德国人的水平,为了自圆其说,创造出20-26的舒适范围的谎言,更有甚者,一个号称牛绿色建筑地产公司竟然把这个所谓舒适范围放大到18-28度,真是岂有此理!几乎所有住过毛细管空调的房子里用户,都知道毛细管的调节性能很差,但在他们宣传过程中称,“根据方格理论,PMV法和PPD法,舒适范围是20-26度,或者18到28度,无论冬夏,只要在这一范围内就叫恒温恒湿,恒温恒湿就是不能调节,”这样的理论真是天下奇闻,方格说舒适温度是个波动值,在某一设定值内偏离的值代表舒适的水平,偏离一度是A,夏季1.5度就是B了,2.5度就是C了,C已经不可接受了。如果我喜欢23度室温,没办法我在家喜欢穿长裤长袖衬衫,你跑到26度还说舒适这是不可能的,到28还说舒适我已经汗流浃背了!这种欺世盗名为了利益不择手段的宣传,偷换概念欺骗消费者没有暖通知识!几乎所有毛细管空调每天都生活在这个谎言里!温度的波动值较大,相对湿度可想而知!

 

d、毛细管空调能耗分析。我通过市场了解,毛细管空调的能耗有两种说法,一种是较低,和我们的辐射空调差不多,略高一点有限;一种是非常高,大约是我们的两倍到3倍!①实际调查我们发现,所有较低的,都是效果较差的,他们用牺牲舒适度来换取能耗!凡是较低能耗用户,其新风除湿机的混风量都很大,基本超过70%的内喜欢风,实际的新风量低于0.5次每小时,而同时室温基本不控制,在26度以上,即使穿的少体感仍然偏热,室内感觉闷,没有辐射空调的畅快感,达不到舒适要求。房间维护结构做的不错,门窗质量也不错。②凡是较高能耗的用户,其对待冷热品质的要求还是很高的!换气次数一般大于一次,室内温度不足,因为害怕噪音,只好用提高新风风量降低风温的方法,使用新风带显热负荷,能耗大幅度提高就不难理解了。③尽管同样叫温湿度独立控制,由于没有足够的辐射强度,控制精度,缺乏对节能机理的研究,缺乏热回收尤其是浅热回收和显热回收,温度波动大,为维持温度不稳定消耗较多能量!

 

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谈谈毛细管的绝症“结露与发霉”

对于毛细管空调,有一个始终无法接受的问题,就是结露导致的发霉,由于冷表面低于露点温度,导致出现结露现象,由于石膏板内有糖份存在,很快就会滋生霉菌甚至更多的菌类,长出蘑菇状物,污染环境同时威胁健康。其实,这是毛细管空调简单的控制系统以及传热模型设计缺陷导致的无解的问题,也是毛细管空调照抄照搬思路带来的顽症。但是很多毛细管从业者,仅从表面看待问题,误以为是人们误操作或者没有更好的除湿设备,这两种思路是完全错误的!

 

a 、禁止“开窗”是解决结露问题的办法?

 

大多数的开发商及供应商用禁止开窗的方法误导消费者,理由有二:①既然已经配有新风,无需开窗;②开窗导致结露是个人误操作行为,供应商概不负责。显热这样的思路是霸王条款,开窗可以得到20次以上的换气次数,岂是0.5次换气可比?开窗是环境友好的表现;开窗误操作忘记关这是人之常情,将此列为个人误操作空调设备是不符合基本逻辑的。除了开窗以外,室内来的人过多,吃火锅,煮汤时间过长等等引起的湿度升高,都存在结露风险。这些问题,其实与是否开窗就能避免没有直接关系,是对于事物本质的表面化的错误理解!

 

b、优秀新风除湿机是解决毛细管结露的方法吗?

 

这种理解其实也是表面化的一种,同样无法解决毛细管结露问题。优秀的除湿机其实是个不严谨的叫法,什么叫优秀除湿?显然除湿不足和过度除湿都不能叫优秀除湿,达到室内舒适要求,这时的露点其实和冷表面的距离是很近的。比如,25度55%是我们的舒适温度和湿度,此时露点为16度,如果毛细管供水给17度,在环境温度较低时,其表面温度是非常接近的,室内稍有些湿负荷,马上就结露了。所以想象中的优秀新风除湿机是不存在的,真正的问题在于优秀的控制思路和对于冷表面的调节!

 

c、为了防结露做成伪辐射是现在毛细管系统的通病。

 

很显然,露点高于冷表面会产生结露,而同时室内露点是波动的,其实冷表面温度在同一水温下也是波动的,这两个问题给毛细管从业人员造成不可知性的错觉,没办法只有远离露点一个方法,如果不能把室内湿度除得过干,就只好提高水温让冷表面远离露点,这样提高水温其实辐射强度大大降低,换来的一定是伪辐射!然后用新风回风等风系统进行补救,一个既不舒适又不节能,又时常存在结露风险的伪辐射空调就此诞生!

 

e什么才是避免结露的正确方法?

 

避免结露发霉又保持足够辐射强度足够低的冷表面温度,只有一个办法:系统快速响应。而毛细管空调的惰性来自于它的设计理念,这是和主动技术格格不入的。

 

一个快速响应的辐射传热模型有两个特点

 

①单向传热,所以背后必须使用保温而且是足够厚度的保温。

②稳定的表面热阻。表面热阻必须固定,既不大又不小。

 

这样的辐射板进行工业化生产,就可以完美控制辐射板表面温度,从而完美控制结露问题!本人给很多朋友做个一个实验,两瓶金属可乐从冰箱里一起拿出,同样的表面温度,为什么一个结露一个不结露?答案很简单,一个可乐是空罐!因为没有惰性,使得虽然表面温度都低于露点,但空罐显然升温速度快于结露速度,自然就不结露了,另一个惰性大,温度持续低于露点,自然就结露了!

 

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谈谈毛细管的装饰配合以及施工问题!

毋庸置疑,毛细管空调从业人员都认为这是个棘手的问题,因为没有什么更好的方法。由于冷量的限制,需要130%以上的天蓬面积,即使天棚100%还要加30%的墙或地面,地面供冷显然是不舒适的,而且遮盖严重,造成冷量堆积。所以大多数业主只好牺牲顶面的装饰。而维瓦尔第辐射空调冷量可以到达90-120瓦每平米,所以采用50%-60%即可,足矣满足大部分豪华装修风格。而预制好的辐射板可同普通石膏板很好的拼接,造型就不是问题了。而毛细管的施工工艺复杂极了,热熔连接对于小口径管本身就是麻烦事,水力失调、堵塞更是绝症中的绝症,由于毛细管过细,并且平行“站位”堵塞以后基本无法清洗。一个买了大绿色地产房子的朋友说,抛弃结露的事不谈,他家的房子夏季每年增高0.5度,从第一年的24度增高到第四年的26度,现在吃饭已经用电扇吹了,他正在为这栋房子找接盘侠—卖房!

 

未来型辐射空调的发展方向

辐射空调在美国采暖制冷空调工程师协会(ASHRAE)的网站上被称为未来的先进型空调,很多文章不吝赞美之词!欧洲主动房技术联盟也多次在其会员的文章中主张采用辐射冷暖作为主动房的室内环境技术,而且这项技术一诞生就已经加入了互联网时代大潮,定义为互联网时代的空调。

 

1、舒适、健康、节能是新型辐射空调的主题。辐射空调不是由于解决建筑冷热而诞生的,是为了人居环境的舒适而诞生的,恒温恒湿是它的特点,它首先是一套室内环境系统,建立在方格热舒适理论基础上,以梅塞纳先生理论为指引,以人体的舒适为中心的一套系统。

 

2、健康同样是它的另一个主题。同传统对流空调相比,对流空调对于环境的影响饱受争议,在带给环境冷暖的同时,也带来很多不健康的东西,噪音、冷风吹、冷热不均、空调病、交叉感染等等。辐射空调不仅室内人体热舒适大幅提高,同时进行物理净化,很好的提高了空气品质、去除二氧化碳Pm2.5甲醛VOC等多种污染物,避免交叉感染,给人体健康精力充沛带来更多可能,尤其适用于老人孩子体弱者! 

 

由于采用了温湿度独立控制理论的指引,而且从人体的角度出发,使得系统大大降低温湿耦合带来的浪费,从而大幅度节约了能量。系统节能在夏季可以节能达到40-60%,冬季通常节能30-50%。

 

3、互联网大数据带来的全生命周期的解决方案。梅氏辐射空调,从诞生之日起,就加入了互联网时代的思维,其研发基础设计思路均按照未来大数据方式解决的。各种传感器分布在房间的每一个角落,使得环境的辐射温度空气温度体感温度露点温度干球温度相对湿度都尽收眼底,小心的呵护着每一个房间,根据他的变化做出相应的调整。加上众多的执行机构的设备,新风除湿加湿机组,冷热源设备也已经互联网化。

 

①无论系统有多少故障点,系统会轻而易举的找到它并提醒服务中心

②无论上不上网系统保留的运行日志会在连接互联网后10分钟上传到网上,专业人员很快会根据日志里运行曲线分析出你的故障点。

③提供一个全生命周期的系统解决方案!

 

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结尾,不是结尾

 

当我们再回到开立博士卡诺父子这些先贤们的时候,我们不得不对他们在这近一个多世纪为人类文明作出的贡献而充满敬意!但时代的脚步就是这样,我们总是站在巨人的肩膀上,因为我们有方格有梅塞纳,人类的进步的脚步是不可阻挡的,我们应牢记传承,但必须否定,从大胆的假设到脚踏实地的应用,从开阔的思路到如履薄冰的谨慎细致毛孔的实践,用科学的态度科学的精神科学的方法执着前行,哪怕是一小步,也许就是一大步!

 

辐射空调,我们来了!

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