【綠建講堂】綠色室內環(huán)境——恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)（12月11日綠建之窗微信群第十四期講座）

【主講人】：童學江

【簡  介】：重慶海潤節(jié)能技術股份有限公司副總經理

【講座導讀】：本期【綠建大講堂】由重慶海潤節(jié)能技術股份有限公司副總經理童學江為主講人，為大家介紹綠色室內環(huán)境——恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)（THO）。

 

【微信講堂——實錄】

80年代初新型建筑技術系統(tǒng)在與傳統(tǒng)建筑模式的激烈競爭中勝出，先后被歐洲幾千座做建筑所采用，涉及高端寫字樓、高端住宅、醫(yī)院等各種建筑類型。在瑞士、英國等歐洲國家，早已將室內溫度、濕度、空氣品質作為評估建筑是否健康、舒適的核心指標，衡溫、衡濕、衡氧建筑系統(tǒng)品牌的發(fā)展也初見端倪。

在中國，整個綠色室內環(huán)境——恒溫、恒濕、恒氧系統(tǒng)起源于風尚國際、南京朗詩以及當代moma做房地產項目，北京、南京較為常見，面對的客戶主要是房地產開發(fā)商。

圖1

上圖所示為綠色室內環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)影響人居舒適度的三大核心指標：溫度為20-26度、濕度為30%-70%時最為舒適，PM2.5<30%時，空氣質量達到一級標準。

 

綠色室內環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)是以結果為導向的技術綜合體，為建筑系統(tǒng)實現(xiàn)恒溫、恒濕、l氧和高度節(jié)能，被稱為“微能耗”或“低能耗”健康建筑，營造健康、舒適、環(huán)保的人居環(huán)境，是未來建筑的發(fā)展方向。

 

綠色室內環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)是成熟節(jié)能技術的綜合體，將輻射冷暖技術、置換式送風技術、混凝土蓄能技術、地源熱泵技術、潔凈處理技術等多項重點技術進行系統(tǒng)化優(yōu)化集成，通過專業(yè)技術團隊整體統(tǒng)籌，綠色能源、蓄能調溫、空氣處理三大系統(tǒng)的協(xié)同運作，令恒溫、恒濕、恒氧綠色建筑系統(tǒng)得以高效運轉。

 

建筑系統(tǒng)作為容納生命的有機體，必然會受到氣候環(huán)境、地理位置、結構布局等多種因素的制約。THO經過專業(yè)技術團隊的精確運算和分析，可為各類型建筑提供針對性的行業(yè)解決方案。

 

綠色室內環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)構成：

 

綠色室內環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)主要由3個子系統(tǒng)組成（如圖2），運用成熟的節(jié)能技術，涉及到項目的前期咨詢、設計，中期的建設、產品供給，以及后期的運行調試、運行管理。整合與協(xié)調多種節(jié)能技術，作為建筑節(jié)能措施，早已被廣泛接受。但是，實現(xiàn)多項節(jié)饗低車耐騁輝擻管理，避免不同節(jié)能技術應用的冗余和沖突，卻需要一個強大的技術團隊設計與協(xié)調，衡溫衡濕衡氧綠色建筑系統(tǒng)是成熟技術的整合和創(chuàng)新，它符合可持續(xù)發(fā)展的自然規(guī)律，是對人居建筑的科技關懷。

圖2

綠色能源子系統(tǒng)（能源端）以采用GSHP復合型地源熱泵為主，可用太陽能輔助，利用綠色可再生能源和高效能源回收技術，為室內末端和生活熱水提供冷熱負荷，為蓄能調溫子系統(tǒng)提供冷熱源。系統(tǒng)不僅符合綠色建筑節(jié)能、環(huán)保的要求r更能有效介紹建筑成本，產生可觀的經濟價值。

蓄能調溫系統(tǒng)（末端），采用蓄能型(樓板)雙面冷暖輻射系統(tǒng)，將技術末端隱蔽性地植入建筑，根據室外氣溫變化，通過綠色能源子系統(tǒng)提供冷熱控溫，對樓板進行雙面整體加熱或制冷，冷熱效果均勻、柔和、大幅提高其舒適度。

空氣處理系統(tǒng)，以ESV智能通風系統(tǒng)為支撐，通過置換式送排風技術，將室內渾濁空氣徹底排出室外，并對新風量進行智能化調控，按需送入新鮮空氣。在送風過程中，系統(tǒng)實時監(jiān)控室內環(huán)境，對空氣預冷、預熱、加濕、除塵、滅菌等多項技術處理，提高室內空氣品質。

 

1、 綠色能源系統(tǒng)——水/地源熱泵對地熱能的利用：

 

系統(tǒng)原理：地源熱泵是一種利用地球表面淺層土壤層的能量，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能冷熱源系統(tǒng)。地源熱泵技術利用熱泵機組實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。地球表面淺層土壤的溫度一年四季相對穩(wěn)定，一般為10-26℃，是很好的熱泵熱源和制冷的冷源。土壤層冬季比環(huán)境空氣溫度高，“取”出水體和地表層中的熱量，提高溫度后，供給室內采暖，夏季比環(huán)境空氣溫度低，“取”出室內熱量，釋放到水體和地表層中。

      

圖3

 

地源熱泵系統(tǒng)主要分為三個部分：室外地下?lián)Q熱系統(tǒng)、循環(huán)管路與地源熱泵機組，其中室外地下?lián)Q熱系統(tǒng)主要指地埋管換熱器，埋管形式分為垂直埋管和水平埋管。水平埋管主要用于打孔面積較為充裕地區(qū)，而垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要形式。

 

樁基螺旋埋管：樁基螺旋埋管換熱系統(tǒng)是海潤開發(fā)的埋管換熱系統(tǒng)，是垂直地埋管形式的一種，又被稱為能量柱。是將換熱管敷設在鉆孔灌注r或空氣預制管樁內，為熱泵機組提供冷熱源的工藝。系統(tǒng)由樁基內垂直換熱管、墊層內水平集管、集分水器組成。埋管設定孔徑13CM、100m深度布孔、1個環(huán)路20個r。

 

垂直埋管：垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處，一組或多組管與熱泵機組相連，封閉的塑料管內的防凍液將熱能傳送給熱泵，然后由熱泵轉化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要方式，得到各個國家的政府部門大力支持i

 

地表水：江、河、湖、海的水以及深井水統(tǒng)稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量，達到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統(tǒng)造價低，運行效率高。

 

與常規(guī)空調冷熱源形式相比，地源熱泵空調有以下優(yōu)勢：

機房占地面積較小，不需要制冷機房和鍋爐房；

設備壽命較長，主機約25年，地埋管系統(tǒng)約50年以上；

能源消耗節(jié)約30%以上；

利用土壤和地下水的能量，不消耗水資源；

環(huán)保，無燃燒排放，無熱島效應；

系統(tǒng)組成簡單，維護量小，維護方便，節(jié)能率較高。

 

2、蓄能調溫系統(tǒng)（末端）——雙面冷暖輻射

 

與傳統(tǒng)地暖、輻射地板相比，蓄能調溫系統(tǒng)取消傳統(tǒng)的保溫層，通過預埋在樓板中或鋪設在樓板表面的均勻水管，依靠常溫水為冷熱媒來進行制冷和采暖。夏季送水溫度為16-20℃左右；冬季送水溫度30-50℃左右。該系統(tǒng)f過溫差加熱或制冷樓板，以雙面輻射進行熱傳遞、均勻、柔和、高效地調控室內溫度。

圖4

通過預埋在樓板中或鋪設在樓板表面的均勻水管，依靠常溫水為冷熱媒來進行制冷和采暖。夏季時，系統(tǒng)從地底深處百米以下汲取地熱能源，將常溫水制冷到16-20℃，通過預埋在樓板中的均布水管，溫差制冷樓板，f通過樓板以輻射方式進行降溫，令室內溫度達到24-26℃；冬季時，系統(tǒng)從地底深f百米以下汲取地熱能源，將常溫水加熱到28-38℃。通過預埋在樓板中的均布水管，溫差加熱樓板，再通過樓板以輻射方式進行傳熱，令室內溫度達到20-23℃。

 

與傳統(tǒng)方式對比，蓄能空調系統(tǒng)的優(yōu)勢具體體現(xiàn)：

2.1、輻射換熱，熱效率高（圖5）

圖5

通過1射換熱進行直接換熱，是物體之間的長波能量交換，是直接、快速、節(jié)能的換熱方式。相比較空氣調節(jié)器換熱，它減少了空氣和換熱器之間的傳遞過程。如同我們接受光傳遞的太陽能，總會比風吹來的熱空氣更直接、強烈。與其他采暖和制冷方式相比，輻射換熱可降低30%能耗。

 

2.2、雙面輻射，均勻柔和，舒適度高（圖6）

圖6

遠紅外輻射換熱著力于樓板的上下兩面，不僅在單一平面上的熱量分布均勻，在立體空間內，也構建出更適宜人體機能的熱量交換模式。相比較空氣調節(jié)器的局部換熱，它避免了忽冷忽熱所帶來的身體不適。同時，它采暖和制冷的立體作用，使得調溫效果更為柔和，提升建筑人居的舒適度。

 

2.3、蓄能（圖7）

圖7

蓄能錯峰運行（可通過間歇使用、錯峰運行、采用峰值電價節(jié)約運行成本）把系統(tǒng)與建筑結構主體融為一體，充分利用峰谷電價政策，在低谷電價時把能量儲存在樓板中。冷熱源系統(tǒng)錯峰運行、間歇運行，大大節(jié)約運行費用。如圖所示，從1點鐘關機到3點鐘，溫度只下降1度。

 

2.4、零噪音（與空調外機對比）

>室內沒有任何機械轉動部件,不占用家居空間;

    >冷熱調節(jié)均無需開窗,免除室外噪音的干擾。   

    2.5、節(jié)能性高

>夏季供水冷水溫度一般為16-20℃高于傳統(tǒng)制冷常規(guī)值，冬季供水溫度低于傳統(tǒng)采暖供水溫45℃。 

>夏季制冷冷水溫度提d1℃,可節(jié)約主機能耗2%-4%;

    >冬季供水溫度降低1℃，可節(jié)約主機能耗1%-2%

2.6、運行時間長                                  

>符合標準的管材運行時間50年以上。           

>基本無需維護。

2.7利于室內裝飾，節(jié)省層高、不占用使用面積，不妨礙室內的家具布置，有利于居家布置與裝飾。

 

3、空氣處理系統(tǒng)——智能通風系統(tǒng)

 

通過置換式送排風技術，將室內渾濁空氣徹底排出室外，并對新風量進行智能化調控，按需送入新鮮空氣，送風過程中，系統(tǒng)實時監(jiān)控室內環(huán)境，對空氣進行預冷、預熱、加濕、除塵、滅菌等多項技術處理，提升室內空氣品質。

 圖8

     圖8所示為空氣處理系統(tǒng)新風排風運行：新風通過屋頂新風機組主機主管道進入各房間支路，每個支路裝有的動力分布式分機進入每個房間。（新風排風布置形式有三種：地板送風屋頂排風、墻側面送風屋頂排風、天花板送風屋頂排風。）排風系統(tǒng)通過每個支路的變風量 排風機，進入排風機組主管道排除屋外，而分體式能量回收在夏、冬季對連接屋頂的排風機組預冷預浚熱回收效率60%以上。

圖9

當室外空氣品質不佳（如PM2.5超標、過分干燥或濕潤、浴室內溫差較大）時，新風處理機組可根據需求選配不同功能段，對送人室內c新風進行多種預處理（如圖9，過濾除塵：處理PM2.5、霧霾防火墻；殺菌滅菌：保障空氣安全；負氧離子；夏、冬季調節(jié)室內濕度，防止過分潮濕或干燥等），以確保新風安全、潔凈、新鮮（PM2.5<30、濕度適宜、與室內溫差小等），以實現(xiàn)對室內空氣品質和濕度的調節(jié)。

 

 

圖10

在某一房間（如圖10），每個支路裝有智能變風量調節(jié)模塊（圖中A）及室內空氣品質傳感控制系統(tǒng)（圖中B），傳感器p時偵測多種室內空氣品質參數，如CO、CO2、酒精、甲醛等，控制面板實時顯示室內空氣品質狀況，而根據傳感器信號，智能風量調節(jié)模塊能夠即時調整室內空氣置換速率，實現(xiàn)按需供給。

圖11

圖11所示為海潤自主研發(fā)的ESV遠程控制系統(tǒng)（通過互聯(lián)網連接）、中央控制臺（可與樓宇控制系統(tǒng)兼容、搭載海潤ESV通風系統(tǒng)專用控制軟件），在較大項目（比如醫(yī)院）中，新排風機按傳統(tǒng)形o進行手動開啟關停，耗費人工量較大，而通過中央控制系統(tǒng)實現(xiàn)本地、遠程控制，最多可控制7000多臺排風機，可滿足大部分需求，節(jié)省后期運行管理成本。

 

    空氣處理系統(tǒng)應用技術有：

    3.1動力分布式技術

    避免送入的新鮮空氣與排出的高風-空氣在整個通風環(huán)節(jié)發(fā)生接觸。

    3.2分體式能量回收技術

    在能量回收環(huán)節(jié)采用分體式的送排風熱回收技術，送排風不發(fā)生接觸，零風險。

    3.3智能傳感控制技術

    可根據室內環(huán)境品質或軟件預設的運行曲線，進行自動化運行，實時按需調節(jié)風量供應，不使用時可獨立關閉，可房間獨立控制或集中控制管理。

    3.4中央集中控制管理技術

ESV由邁爾智能控制系統(tǒng)驅動運行，可實現(xiàn)從大樓集中總控到樓層分控、再到各房間內的獨立智能化控制，是由從全局到單點的全方位控制系統(tǒng)。手/自一體智能化控制管理，可對系統(tǒng)中的所有主機進行集中遠程控制管理、通訊、實時監(jiān)測控制。

 

合作項目案例：

1、貴州息烽人民醫(yī)院

圖12

圖12為貴州息烽人民醫(yī)院，取得中國最經濟型三星級綠色醫(yī)院建筑標識，是中國縣級醫(yī)院建筑室內環(huán)境最高技術標準。

 

項目整體環(huán)境采用最新科技“恒溫恒濕恒氧”綠色室內環(huán)境系統(tǒng)；可再生能源技術運用樁基螺旋埋管式地源熱泵系d（原因是項目位于市區(qū)，在原有醫(yī)院建筑的基礎上擴建，地塊面積小，打孔面積不足）；病房、醫(yī)生辦公室采取樓板雙面冷暖輻射系統(tǒng)及動力分布式智能通風系統(tǒng)，雖位于西部不發(fā)達地區(qū)，院長理念較為先進，目的是建立養(yǎng)老式醫(yī)療中心。

 

項目作為貴州省可再生能源示范項目，由海潤做整體綠色三星建筑咨詢，總包暖通工程，整體增量成本是284元/m2，項目成本不足4000元/m2，以較低成本實現(xiàn)高舒適，受到相關主管部門的肯定，可作為不發(fā)達地區(qū)進行推廣的示范類項目，不會因價格昂貴、技術難度高、難以實現(xiàn)，令項目業(yè)主望而卻步。

 

Q：增量成本多久能夠收回？

A：整個增量成本可再生能源部分在4年左右收回成本。

Q：整座醫(yī)院的用能都是由地源熱泵系統(tǒng)供給嗎？

A：整個醫(yī)院項目的空調用能由地源熱泵系統(tǒng)供給。

Q：醫(yī)院項目設計是否已獲得三星標識？

A：項目已獲得三星設計標識，于今年11月15日開始運行，明年申報運行標識。

 

2、怡佳?天一城

圖13

圖13為怡佳?天一城，中高端定位住宅，100萬平米超大建筑群，一期20萬平米，整體采用THO恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)，為室內的每f角落提供最優(yōu)質的空氣，最舒適的溫度，最宜人的濕度，該建筑成為太原最高標準的科技住宅。

 

項目運行應用技術有：獨立溫濕度調節(jié)系統(tǒng),雙面冷暖輻射系統(tǒng)，動力分布式智能通風系統(tǒng)，分體式排風能量回收系統(tǒng)，熱回收熱水系統(tǒng)，數字化節(jié)能風機（包含機組等配置），專業(yè)外墻節(jié)能圍護系統(tǒng)

 

市場上有些開發(fā)商技術實力較強，能實現(xiàn)恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)的運行，比如朗詩、木馬等，而有的開發(fā)商不具備自主研發(fā)及技術實力，海潤能為其提供整套技術、設備、施工的整體解決方案，解決高舒適度、微能耗住宅開發(fā)的難題。

 

3、重慶大學虎溪校區(qū)別墅

圖14

圖14為重慶大學虎溪校區(qū)別墅，運用恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)，輔以雨水回收、太陽能利用，采用地源熱泵作為冷熱源，室內為雙面輻射地板供暖+獨立新風系統(tǒng)。雙面輻射供冷供暖系統(tǒng)在系-結構和供冷、供暖特性等方面均有別于地板輻射供冷供暖系統(tǒng)，機構的優(yōu)化方面顯著降低了系統(tǒng)的造價和節(jié)約了建筑的層高，供冷供暖特性的改變方面帶來了室內舒適性的明顯提高。新風處理后，為室內提供新鮮空氣，保障室內環(huán)境。

 

 

Q：Co2檢測聯(lián)動控制新風的造價大概是多少？

A：由于系統(tǒng)采用德國進口EBM電機，造價比傳統(tǒng)新風系統(tǒng)稍高，在100-150元/m2之間，依照項目面積大小作調整。

 

Q：全熱回收、潛熱回收和分體式能量回收適合應用在1么地方，效果、造價有何區(qū)別？

A：全熱回收、潛熱回收適用于對空氣交叉感染安全度要求不太高的項目，分體式1量回收適用在醫(yī)院等空氣交叉感染安全度要求較高的項目；在熱回收效果方面，全熱回收、潛熱回收比分體式能量回收實際效果要好，分體式能量回收主要考慮空氣安全，造價比全熱回收、潛熱回收要高。

 

Q：地源熱泵適合在什么地區(qū)、場合應用？

A：地源熱泵在南方應用較少，如廣東主要是夏季制冷，而冬季采暖需求較少，存在熱平衡問題，全國其他夏熱冬冷地區(qū)都有成功案例，

 

Q：投資回收期是怎樣計算得出的？

A：主要采取增i回收的計算方法，比如地源熱泵造價450元/m2，傳統(tǒng)中央空調造價在350-400/m2，用增量成本及節(jié)能率來計算，得出3-5年收回成本。

 

Q：請問節(jié)能成本怎么統(tǒng)計？計算模擬得出還是實際運行數據得出？

A：節(jié)能成本目前只能根據兩套系統(tǒng)計算模逯擔原有的設計用傳統(tǒng)模式，再與地源熱泵系統(tǒng)，兩者對比做出統(tǒng)計。

Q：國外經常用蓄熱技術，國內為何應用不多？

A：該問題較為前沿，我們技術員也在進行太陽能蓄熱研究，國內應用不多，據我所知與成熟的材料及生產的廠家不多有關。

 

 

【海潤節(jié)能】

    重慶海潤節(jié)能技術股份有限公司（以下簡稱海潤），成立于2004年，成立之初就專注于能源管理、建筑能源利用、室內環(huán)境優(yōu)化、能源管理等相關技術產品p研發(fā)、制造和應用，系統(tǒng)解決方案的研發(fā)、制造、設計、推廣應用。是我國領先的專業(yè)綠色建筑室內環(huán)境整體解決方案供應服務商，是國家高新技術企業(yè)、軟件企業(yè)、國家級節(jié)能服務公司。海潤主要為醫(yī)療、教育、酒店商業(yè)、住宅等建筑提供：專業(yè)智能化節(jié)能通風系統(tǒng)解決方案、可再生能p水地源熱泵空調系統(tǒng)整體解決方案、衡溫衡濕衡氧綠色室內環(huán)境系統(tǒng)整體解決方案和合同能源管理等一站式整體解決方案及訂制式研發(fā)供應服務，為客戶打造低能耗、健康、舒適、綠色節(jié)能建筑及高附加值配套。

整理：劉金華 審核：王純善 責任編輯:王純善

【注】講座實錄整理為綠建之窗出品，如需轉載，請注明出處。