平面輻射空調(diào)

毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)的熱舒適性 熱舒適是一種對(duì)環(huán)境既不感到熱也不感到冷的舒適狀態(tài)，即是對(duì)熱環(huán)境表示滿意的意識(shí)狀態(tài)，也是人對(duì)周圍熱環(huán)境所做的主觀滿意度評(píng)價(jià)(ISO 773O)。

影響人與環(huán)境熱交換的因素包括環(huán)境因素和人的因素兩個(gè)方面，環(huán)境因素指：空氣溫度、相對(duì)濕度、平均輻射溫度以及空氣流速；人的因素則是能量代謝和服裝。由能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，1970年丹麥工業(yè)大學(xué)PO.fanger教授建立了熱平衡方程式，同時(shí)并建立《PMV與PPD熱舒適模型》，用來(lái)評(píng)價(jià)熱舒適。穩(wěn)態(tài)熱舒適理論認(rèn)為，熱舒適的基本條件有3個(gè)：毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)的熱舒適性

1、人體與環(huán)境的換熱達(dá)到熱平衡。人體的產(chǎn)熱量與換熱量相等，即s=0，蓄熱率為零。如果不相等，人體的蓄熱失衡，人體會(huì)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)來(lái)建立新的平衡，這種狀態(tài)下，人體不會(huì)處于熱舒適狀態(tài)，因此，熱平衡是判斷人體達(dá)到熱舒適的充分條件。

2、皮膚平均溫度應(yīng)具有與舒適相適應(yīng)的水平。人體的熱感覺(jué)與皮膚平均溫度有關(guān)。

3、在舒適狀態(tài)，人體的排汗率在較小范圍。

熱舒適方程的價(jià)值在于將環(huán)境變量和人有關(guān)的變量統(tǒng)一到一個(gè)方程當(dāng)中，給出了各個(gè)變量之間的關(guān)系，而熱感覺(jué)指標(biāo)確立的關(guān)鍵也在于熱感覺(jué)等級(jí)和六個(gè)影響因素的關(guān)系。

在影響熱舒適的六個(gè)因素中，環(huán)境因素主要是溫度、風(fēng)速和濕度，空調(diào)環(huán)境和非空調(diào)環(huán)境的最大區(qū)別在于空調(diào)環(huán)境各參數(shù)相對(duì)比較穩(wěn)定，缺少熱刺激，而非空調(diào)環(huán)境各個(gè)環(huán)境參數(shù)都具有波動(dòng)性，其中最顯著的兩個(gè)因素就是溫度和風(fēng)速波動(dòng)。

人多數(shù)時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的，如何滿足這三個(gè)條件，上世紀(jì)末，國(guó)際上開(kāi)始重視研究在動(dòng)態(tài)運(yùn)行建筑中的熱舒適，其目的就在于探索人體在何種動(dòng)態(tài)條件下，既能實(shí)現(xiàn)熱舒適，又 能使難以避免的不舒適過(guò)程變得可以接受。這一研究已取得較大進(jìn)展，提出了一些可操作模式。

同時(shí)，除了研究熱環(huán)境參數(shù)組合對(duì)人體熱舒適的影響外，研究人員還發(fā)現(xiàn)盡管環(huán)境參數(shù)滿足熱舒適條件，但是由于局部熱環(huán)境參數(shù)造成人體的熱不舒適感，會(huì)影響人全的整體熱感覺(jué)。具體的如：

吹風(fēng)感。吹風(fēng)感是最常見(jiàn)的局部熱不舒適問(wèn)題之一，吹風(fēng)感的一般定義為體所不希望的局部降溫。

垂直溫度。由于空氣自然對(duì)流作用，很多空間均存在上部溫度高，下部溫度低的狀況。如果頭部周圍的溫度比踝部周圍的溫度高得越多，不舒適感就越強(qiáng)。

地板溫度。地板溫度過(guò)高或過(guò)低同樣會(huì)引起居住者的不滿。人體的不均勻加熱或冷卻，也會(huì)讓人感覺(jué)到不舒適。

由于人們所處的熱環(huán)境通常是一個(gè)變化的非穩(wěn)態(tài)環(huán)境，各參數(shù)的瞬態(tài)（動(dòng)態(tài)）變化必然會(huì)導(dǎo)致人體熱平衡及體溫調(diào)節(jié)的改變，并圍繞熱中性狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)。因此很多國(guó)際組織都制定了相應(yīng)的熱舒適標(biāo)準(zhǔn)。如英國(guó)皇家特許建筑設(shè)備工程師學(xué)會(huì)（CIBSE），美國(guó)采暖通風(fēng)空調(diào)工程師協(xié)會(huì)（ASHRAE），國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）等。

目前被國(guó)際公認(rèn)的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)室內(nèi)熱環(huán)境舒適性的標(biāo)準(zhǔn)主要是：ISO7730標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）根據(jù)丹麥工業(yè)大學(xué)PO　Fanger教授的PMV研究成果制定了ISO　7730標(biāo)準(zhǔn)《適中的熱環(huán)境—PMV與PPD指標(biāo)的確定及熱舒適條件的確定》，詳細(xì)規(guī)定了高舒適度室內(nèi)環(huán)境要素和控制值。

1. 室內(nèi)溫度： 20℃-26℃，即冬季滿足20℃以上，夏季滿足26℃以下。

2. 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度40-60%之間。

3. 聲環(huán)境控制：白天低于45分貝，夜晚低于35分貝。

4. 室內(nèi)空氣品質(zhì)：室內(nèi)新風(fēng)量要求：30m3/h.人；空氣流速：夏季0.3m/s， 冬季0.2m/s，可吸入顆粒PM10低于0.15mg/m3.日；細(xì)菌菌落總數(shù)低于2500cfu/m3。

5. 光照：保證享受充足的陽(yáng)光又能阻擋烈日的直射，同時(shí)又能隨心調(diào)節(jié)室內(nèi)的亮度，必要的外遮陽(yáng)是最好的手段。外遮陽(yáng)通過(guò)阻止太陽(yáng)光線進(jìn)入室內(nèi)，可以大量降低建筑物的能耗，同時(shí)又可以隔音。

那么，有沒(méi)有一種室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)，既能最大程度滿足室內(nèi)熱環(huán)境舒適性要求，又能達(dá)到節(jié)能的要求呢。

在自然界中，植物的葉脈和人體皮膚下的血管都是毛細(xì)管的自然存在形式，它們都是通過(guò)管內(nèi)流體來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體自身的溫度與周圍環(huán)境平衡的成功范例。1985年，德國(guó)人Donald Herbs根據(jù)仿生學(xué)原理發(fā)明了一種新型空調(diào)末端系統(tǒng)形式，就是毛細(xì)管空調(diào)系統(tǒng)。毛細(xì)管輻射式空調(diào)末端系統(tǒng)（毛細(xì)管空調(diào)系統(tǒng)一般由熱交換器、帶循環(huán)泵的分配站、溫控調(diào)節(jié)系統(tǒng)、毛細(xì)管網(wǎng)以及配套除濕系統(tǒng)等組成）。這樣，房間表面和人體通過(guò)輻射換熱的方式進(jìn)行能量交換。輻射是在自然條件下調(diào)整各物體間熱平衡的主要傳熱方式。 研究已經(jīng)證明，因?yàn)檫@個(gè)原因，毛細(xì)管網(wǎng)制冷、采暖系統(tǒng)可使人們感覺(jué)更舒適，我們來(lái)看看該系統(tǒng)在熱舒適六個(gè)因素中，有哪些條件具備。

一、空氣溫度。ISO　7730標(biāo)準(zhǔn)要求室內(nèi)溫度： 20℃-26℃，即冬季滿足20℃以上，夏季滿足26℃以下。毛細(xì)管空調(diào)系統(tǒng)是如何控制室內(nèi)溫度的呢？

首先從空氣溫度分布的均勻性上，毛細(xì)管的特占是面大壁薄，輻射面是普通地暖盤管的3倍，一塊面積更大的散熱器總比小的散熱器更有優(yōu)勢(shì)。毛細(xì)管很大的熱表面的熱量穿透空氣直接輻射給四周的墻壁、窗戶、家具等，這些固體的材料可以吸收到這些熱量，從而使得表面溫度升高。使整個(gè)房間所有表面溫度基本上趨于平衡。室內(nèi)冷空氣流經(jīng)更大的熱表面使得空氣溫度更容易均勻。毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)的熱舒適性。室內(nèi)空氣溫度是室內(nèi)熱環(huán)境因素中對(duì)人體熱感覺(jué)最重要的影響因素。由于新陳代謝，人體要不斷地與周圍環(huán)境進(jìn)行熱量交換，而空氣溫度直接影響人體換熱。在過(guò)熱或過(guò)冷的環(huán)境中，人體的生理和心理將發(fā)生變化。因此，在自然環(huán)境中，例如嚴(yán)冬或酷暑環(huán)境下，室內(nèi)熱環(huán)境當(dāng)中建筑消減自然環(huán)境的作用，并且通過(guò)取暖、通風(fēng)、空調(diào)等手段避免極端溫度對(duì)人體健康帶來(lái)的危害。所以室內(nèi)環(huán)境控制適宜的溫度顯得尤為重要。

其次，哪種溫度值是我們所需要的舒適溫度呢，這就是我們通常說(shuō)的“舒適體感溫度-Operative Temperature”我們通過(guò)對(duì)舒適體感溫度的設(shè)定，也就是通過(guò)控制毛細(xì)管的出水溫度，來(lái)控制毛細(xì)管輻射式空調(diào)末端的平均輻射溫度，使房間的溫達(dá)到我們所需要舒適體感溫度。舒適體感溫度是房間空氣平均溫度與各個(gè)表面的平均溫度的平均值。即房間內(nèi)各個(gè)表面，如地面、墻面、窗戶、家具表面溫度加權(quán)平均起來(lái)，再加上房間空氣溫度，除以2，得出的數(shù)，就是我們所說(shuō)的“舒適體感溫度”。

毛細(xì)管輻射式空調(diào)末端系統(tǒng)，采用4.3X0.8 mm 的PPR塑料毛細(xì)管組成的間隔為10 mm – 30 mm 的網(wǎng)柵，布設(shè)在房間的墻體內(nèi)、天花板內(nèi)、或地面，猶如人體中的毛細(xì)管，起到著分配、輸送和搜集液體的功能。在網(wǎng)柵中和人體毛細(xì)管中的液體流動(dòng)速度基本相同，都在0.05 – 0.2 m/s之間。同時(shí)人體皮下組織的毛細(xì)血管與周圍環(huán)境成功地進(jìn)行了傳熱交換，達(dá)到自身溫度調(diào)節(jié)的目的。使各個(gè)房間的表面溫度基本上均勻平衡。

普通空調(diào)是以空氣為介質(zhì)來(lái)傳遞熱量，由于空氣的自然對(duì)流作用，很多空間存在上部溫度高，下部溫度低的狀況。一些研究者對(duì)垂直溫度變化對(duì)人全熱感覺(jué)的影響進(jìn)行了研究，雖然受試都處于熱中性狀態(tài)，但如果頭部周圍的溫度比踝部周圍的溫度高得多，感覺(jué)不舒適的人就越多，這也就是普通空調(diào)舒適差的原因。

如果我們將毛細(xì)管輻射式空調(diào)末端系統(tǒng)放在地面，把散熱面放在了底部，較好地平衡了熱空氣更容易向上流動(dòng)的趨勢(shì)，在高大空間的應(yīng)用上，這種優(yōu)勢(shì)更為明顯，可以形成溫度梯度，也就是空氣溫度隨高度而降低。但是對(duì)于現(xiàn)代建筑三米層高以下的房間，這種溫度梯度可以忽略不計(jì)。從而消除溫度梯度帶給人體的不舒適感。毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)的熱舒適性

第三，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度40-60%之間。高溫高濕對(duì)人體的熱平衡有非常不利的影響，因?yàn)樵诟邷貢r(shí)，人體主要依靠蒸發(fā)來(lái)維持熱平衡，此時(shí)相對(duì)濕度增高，將妨礙汗液的蒸發(fā)，結(jié)果導(dǎo)致熱平衡破壞。在低溫情況下，空氣濕芳增高可以加速機(jī)體散熱，此時(shí)人體的熱輻射被空氣中的水蒸氣吸收，同時(shí)衣服在潮濕的環(huán)境中發(fā)后其導(dǎo)熱性增高，使人體感到更寒冷。

同時(shí)，濕度不同會(huì)影響室內(nèi)微生物的生長(zhǎng)，從而影響人體的健康。例如霉菌多喜歡在室溫20℃以上、濕度60%以上的環(huán)境中生長(zhǎng)，從而引發(fā)各種過(guò)敏癥；如果空氣過(guò)于干燥，室內(nèi)環(huán)境容易飛揚(yáng)塵土，也會(huì)影響人體健康。

毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)具有除濕功能。通過(guò)除濕新風(fēng)系統(tǒng)，將引入室內(nèi)的新鮮空氣中多的水蒸氣除掉，將濕度適宜的空氣送入室內(nèi)。同時(shí)，由于呼吸、生活等排放在室內(nèi)飽和氣體，通過(guò)換風(fēng)設(shè)備抽出室外排放。這樣就保證了室內(nèi)環(huán)境始終保持穩(wěn)定的相對(duì)濕度。

第四、室內(nèi)空氣品質(zhì)：室內(nèi)新風(fēng)量要求：30m3/h.人；空氣流速：夏季0.3m/s， 冬季0.2m/s，可吸入顆粒PM10低于0.15mg/m3.日；細(xì)菌菌落總數(shù)低于2500cfu/m3。

先說(shuō)說(shuō)新風(fēng)量和空氣品質(zhì)，簡(jiǎn)單的理解就是室內(nèi)人員呼吸所需要的氧含量是否充足，以及空氣中懸浮顆粒、有害物質(zhì)的含量等。隨著現(xiàn)代建筑氣密性越來(lái)越高，阻斷了室內(nèi)、室外氣流交換的通道，室內(nèi)通風(fēng)就顯得越來(lái)越重要。人作為主要污染源而普遍新風(fēng)不足時(shí)，CO2濃度常常超標(biāo)，使得人們的注意力不集中，精神不振，甚至傳染疾病。

室內(nèi)空氣中的頭號(hào)污染物是可吸入顆粒物。它們通過(guò)人的呼吸氣管，進(jìn)入人體肺部，引起支氣管炎、肺炎、哮喘、心血管等疾病。病毒病菌以顆粒物為載體漂浮在空氣中，傳染病也是通過(guò)污染的空氣傳播的。小于0.3um的顆粒物可以穿透人體細(xì)胞，直接進(jìn)入血液，對(duì)人體的健康危害更大。由于裝修，緩慢釋放的甲醛等有害氣體，直接危害人體健康。世界衛(wèi)生組織發(fā)表的資料表明，80%的人類癌癥與環(huán)境因素有關(guān)，60%的家庭具有不同程度的甲醛污染，甲醛是人類一類致癌物質(zhì)，小兒白血病與甲醛有直接的關(guān)系。

治理室內(nèi)空氣環(huán)境，最有效的辦法是使用新風(fēng)系統(tǒng)，不間斷循環(huán)保持室內(nèi)的新風(fēng)量，可以高效對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行置換，把室內(nèi)高濃度的污染空氣置換到室外，從而引進(jìn)經(jīng)過(guò)凈化過(guò)濾的新鮮空氣。保持室內(nèi)空氣新鮮、潔凈。

再說(shuō)說(shuō)室內(nèi)空氣流速。室內(nèi)空氣流速除影響人體與環(huán)境的顯熱和潛熱換熱量外，還影響人體的觸覺(jué)感受。空氣流動(dòng)會(huì)使人體產(chǎn)生冷的感覺(jué)，破壞人體的熱平衡，我們把這種空氣流動(dòng)造成的不舒適感稱為“吹風(fēng)感”。引起吹風(fēng)感的原因很多，包括氣流速度、空氣溫度的差異等?？諝饬魉龠^(guò)高或者吹風(fēng)時(shí)間過(guò)久都會(huì)引起人體產(chǎn)生不良后果，如皮膚緊繃、眼睛干澀、呼吸受阻甚至頭暈等癥狀。

回過(guò)頭來(lái)看毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)又是如何實(shí)現(xiàn)的。毛細(xì)管空調(diào)系統(tǒng)中的除濕新風(fēng)采用的是“置換式通風(fēng)系統(tǒng)”，這種通風(fēng)方式是源于北歐的一種新型的通風(fēng)方式，由于送風(fēng)溫度和風(fēng)速低，因此送入的新風(fēng)密度大而沉積在房間的下半部分（人體活動(dòng)區(qū)域），形成空氣湖，當(dāng)遇到人員、設(shè)備等熱源時(shí)，新鮮空氣被加熱上升，形成熱羽流作為室內(nèi)空氣流動(dòng)的主導(dǎo)氣流，從而將熱量和污濁空氣等帶至房間上部，由排風(fēng)口排出室外，再加上調(diào)濕、PM2.5除塵、全熱回收處理，可以使人停留的區(qū)域具有較高的空氣品質(zhì)（IAQ）、熱/濕舒適性和柔和的穿堂風(fēng)效應(yīng)，有效杜絕空調(diào)病和建筑綜合癥，同時(shí)可以節(jié)約建筑能耗。第五、聲環(huán)境控制：白天低于45分貝，夜晚低于35分貝。建筑噪音源主要是室外噪音源和室內(nèi)噪音源。室外噪音源主要通過(guò)提高建筑隔聲性能來(lái)滿足要求。室內(nèi)噪音源來(lái)源于運(yùn)行的家電設(shè)備及人為撞擊聲。對(duì)于家電運(yùn)行產(chǎn)生的噪音，是室內(nèi)聲污染的主要來(lái)源。噪音對(duì)人體的危害非常大，如損害聽(tīng)力，有害與人的心血管系統(tǒng)，影響人的神經(jīng)系統(tǒng)、使人急躁易怒，影響睡眠、造成疲倦等。防止噪音的措施有在聲源處減弱，如：改造噪聲大的機(jī)器或換用噪聲小的機(jī)器，在內(nèi)燃機(jī)排氣管上加消聲器；在傳播過(guò)程中減弱，如：在噪音直線傳播過(guò)程中，增加障礙物；在人耳處減弱，如：戴防噪耳塞，或在耳孔中塞一團(tuán)棉花。毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)對(duì)噪音的控制是相當(dāng)理想的。實(shí)現(xiàn)了噪音源機(jī)器與室內(nèi)毛細(xì)管輻射末端的分離。也就是將噪音源設(shè)置在室外或儲(chǔ)物間內(nèi)，通過(guò)墻體、門窗以物理方式阻斷，室內(nèi)基本上達(dá)到靜音狀態(tài)運(yùn)行。

結(jié)論：綜上分析，毛細(xì)管平面輻射空調(diào)系統(tǒng)最大限度的滿足ISO　7730標(biāo)準(zhǔn)《適中的熱環(huán)境—PMV與PPD指標(biāo)的確定及熱舒適條件的確定》標(biāo)準(zhǔn)中確定的高舒適度室內(nèi)環(huán)境要素和控制值。且室內(nèi)環(huán)境各參數(shù)相對(duì)比較穩(wěn)定，屬高端系統(tǒng)。顛覆現(xiàn)有暖通空氣調(diào)節(jié)概念，將霧霾關(guān)在窗外，讓房子會(huì)呼吸，具有恒溫、恒濕、恒氧、除煙、除塵、降噪、智能、低碳、節(jié)能等功能。注重舒適性、健康性。更注重?zé)崾孢m體驗(yàn)，是品質(zhì)生活的體現(xiàn)。