绿建讲堂第十四期 绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统.docx

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绿建讲堂第十四期绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统

【绿建之窗大讲堂】第十四期

【主讲人】：

童学江

【讲座导读】：

本期【绿建大讲堂】由童学江为主讲人，为大家介绍绿色室内环境——恒温恒湿恒氧系统（THO）。

【微信讲堂——实录】

80年代初新型建筑技术系统在与传统建筑模式的激烈竞争中胜出，先后被欧洲几千座做建筑所采用，涉及高端写字楼、高端住宅、医院等各种建筑类型。

在瑞士、英国等欧洲国家，早已将室内温度、湿度、空气品质作为评估建筑是否健康、舒适的核心指标，衡温、衡湿、衡氧建筑系统的发展也初见端倪。

在中国，整个绿色室内环境——恒温、恒湿、恒氧系统起源于房地产项目，北京、南京较为常见，应用的主要是房地产开发商。

图1

上图所示为绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统影响人居舒适度的三大核心指标：

温度为20-26度、湿度为30%-70%时最为舒适，PM2.5<30%时，空气质量达到一级标准。

绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统是以结果为导向的技术综合体，为建筑系统实现恒温、恒湿、恒氧和高度节能，被称为“微能耗”或“低能耗”健康建筑，营造健康、舒适、环保的人居环境，是未来建筑的发展方向。

绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统是成熟节能技术的综合体，将辐射冷暖技术、置换式送风技术、混凝土蓄能技术、地源热泵技术、洁净处理技术等多项重点技术进行系统化优化集成，通过专业技术团队整体统筹，绿色能源、蓄能调温、空气处理三大系统的协同运作，令恒温、恒湿、恒氧绿色建筑系统得以高效运转。

建筑系统作为容纳生命的有机体，必然会受到气候环境、地理位置、结构布局等多种因素的制约。

THO经过专业技术团队的精确运算和分析，可为各类型建筑提供针对性的行业解决方案。

绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统构成：

绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统主要由3个子系统组成（如图2），运用成熟的节能技术，涉及到项目的前期咨询、设计，中期的建设、产品供给，以及后期的运行调试、运行管理。

整合与协调多种节能技术，作为建筑节能措施，早已被广泛接受。

但是，实现多项节能系统的统一运营管理，避免不同节能技术应用的冗余和冲突，却需要一个强大的技术团队设计与协调，衡温衡湿衡氧绿色建筑系统是成熟技术的整合和创新，它符合可持续发展的自然规律，是对人居建筑的科技关怀。

图2

绿色能源子系统（能源端）以采用GSHP复合型地源热泵为主，可用太阳能辅助，利用绿色可再生能源和高效能源回收技术，为室内末端和生活热水提供冷热负荷，为蓄能调温子系统提供冷热源。

系统不仅符合绿色建筑节能、环保的要求，更能有效介绍建筑成本，产生可观的经济价值。

蓄能调温系统（末端），采用蓄能型（楼板）双面冷暖辐射系统，将技术末端隐蔽性地植入建筑，根据室外气温变化，通过绿色能源子系统提供冷热控温，对楼板进行双面整体加热或制冷，冷热效果均匀、柔和、大幅提高其舒适度。

空气处理系统，以ESV智能通风系统为支撑，通过置换式送排风技术，将室内浑浊空气彻底排出室外，并对新风量进行智能化调控，按需送入新鲜空气。

在送风过程中，系统实时监控室内环境，对空气预冷、预热、加湿、除尘、灭菌等多项技术处理，提高室内空气品质。

1、 绿色能源系统——水/地源热泵对地热能的利用：

系统原理：

地源热泵是一种利用地球表面浅层土壤层的能量，既可供热又可制冷的高效节能冷热源系统。

地源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移。

地球表面浅层土壤的温度一年四季相对稳定，一般为10-26℃，是很好的热泵热源和制冷的冷源。

土壤层冬季比环境空气温度高，“取”出水体和地表层中的热量，提高温度后，供给室内采暖，夏季比环境空气温度低，“取”出室内热量，释放到水体和地表层中。

图3

地源热泵系统主要分为三个部分：

室外地下换热系统、循环管路与地源热泵机组，其中室外地下换热系统主要指地埋管换热器，埋管形式分为垂直埋管和水平埋管。

水平埋管主要用于打孔面积较为充裕地区，而垂直埋管是地源热泵系统的主要形式。

桩基螺旋埋管：

桩基螺旋埋管换热系统是开发的埋管换热系统，是垂直地埋管形式的一种，又被称为能量柱。

是将换热管敷设在钻孔灌注桩或空气预制管桩内，为热泵机组提供冷热源的工艺。

系统由桩基内垂直换热管、垫层内水平集管、集分水器组成。

埋管设定孔径13CM、100m深度布孔、1个环路20个孔。

垂直埋管：

垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。

垂直埋管通常安装在地下50-150米深处，一组或多组管与热泵机组相连，封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵，然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。

垂直埋管是地源热泵系统的主要方式，得到各个国家的政府部门大力支持。

地表水：

江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。

地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量，达到制热或制冷的目的。

利用地表水的热泵系统造价低，运行效率高。

与常规空调冷热源形式相比，地源热泵空调有以下优势：

机房占地面积较小，不需要制冷机房和锅炉房；

设备寿命较长，主机约25年，地埋管系统约50年以上；

能源消耗节约30%以上；

利用土壤和地下水的能量，不消耗水资源；

环保，无燃烧排放，无热岛效应；

系统组成简单，维护量小，维护方便，节能率较高。

2、蓄能调温系统（末端）——双面冷暖辐射

与传统地暖、辐射地板相比，蓄能调温系统取消传统的保温层，通过预埋在楼板中或铺设在楼板表面的均匀水管，依靠常温水为冷热媒来进行制冷和采暖。

夏季送水温度为16-20℃左右；冬季送水温度30-50℃左右。

该系统通过温差加热或制冷楼板，以双面辐射进行热传递、均匀、柔和、高效地调控室内温度。

图4

通过预埋在楼板中或铺设在楼板表面的均匀水管，依靠常温水为冷热媒来进行制冷和采暖。

夏季时，系统从地底深处百米以下汲取地热能源，将常温水制冷到16-20℃，通过预埋在楼板中的均布水管，温差制冷楼板，再通过楼板以辐射方式进行降温，令室内温度达到24-26℃；冬季时，系统从地底深处百米以下汲取地热能源，将常温水加热到28-38℃。

通过预埋在楼板中的均布水管，温差加热楼板，再通过楼板以辐射方式进行传热，令室内温度达到20-23℃。

与传统方式对比，蓄能空调系统的优势具体体现：

2.1、辐射换热，热效率高（图5）

图5

通过辐射换热进行直接换热，是物体之间的长波能量交换，是直接、快速、节能的换热方式。

相比较空气调节器换热，它减少了空气和换热器之间的传递过程。

如同我们接受光传递的太阳能，总会比风吹来的热空气更直接、强烈。

与其他采暖和制冷方式相比，辐射换热可降低30%能耗。

2.2、双面辐射，均匀柔和，舒适度高（图6）

图6

远红外辐射换热着力于楼板的上下两面，不仅在单一平面上的热量分布均匀，在立体空间内，也构建出更适宜人体机能的热量交换模式。

相比较空气调节器的局部换热，它避免了忽冷忽热所带来的身体不适。

同时，它采暖和制冷的立体作用，使得调温效果更为柔和，提升建筑人居的舒适度。

2.3、蓄能（图7）

图7

蓄能错峰运行（可通过间歇使用、错峰运行、采用峰值电价节约运行成本）把系统与建筑结构主体融为一体，充分利用峰谷电价政策，在低谷电价时把能量储存在楼板中。

冷热源系统错峰运行、间歇运行，大大节约运行费用。

如图所示，从1点钟关机到3点钟，温度只下降1度。

2.4、零噪音（与空调外机对比）

>室内没有任何机械转动部件,不占用家居空间;

   >冷热调节均无需开窗,免除室外噪音的干扰。

   2.5、节能性高

>夏季供水冷水温度一般为16-20℃高于传统制冷常规值，冬季供水温度低于传统采暖供水温45℃。

>夏季制冷冷水温度提高1℃,可节约主机能耗2%-4%;

   >冬季供水温度降低1℃，可节约主机能耗1%-2%

2.6、运行时间长                                  

>符合标准的管材运行时间50年以上。

>基本无需维护。

2.7利于室内装饰，节省层高、不占用使用面积，不妨碍室内的家具布置，有利于居家布置与装饰。

3、空气处理系统——智能通风系统

通过置换式送排风技术，将室内浑浊空气彻底排出室外，并对新风量进行智能化调控，按需送入新鲜空气，送风过程中，系统实时监控室内环境，对空气进行预冷、预热、加湿、除尘、灭菌等多项技术处理，提升室内空气品质。

 图8

    图8所示为空气处理系统新风排风运行：

新风通过屋顶新风机组主机主管道进入各房间支路，每个支路装有的动力分布式分机进入每个房间。

（新风排风布置形式有三种：

地板送风屋顶排风、墙侧面送风屋顶排风、天花板送风屋顶排风。

）排风系统通过每个支路的变风量排风机，进入排风机组主管道排除屋外，而分体式能量回收在夏、冬季对连接屋顶的排风机组预冷预热，热回收效率60%以上。

图9

当室外空气品质不佳（如PM2.5超标、过分干燥或湿润、浴室内温差较大）时，新风处理机组可根据需求选配不同功能段，对送人室内的新风进行多种预处理（如图9，过滤除尘：

处理PM2.5、雾霾防火墙；杀菌灭菌：

保障空气安全；负氧离子；夏、冬季调节室内湿度，防止过分潮湿或干燥等），以确保新风安全、洁净、新鲜（PM2.5<30、湿度适宜、与室内温差小等），以实现对室内空气品质和湿度的调节。

图10

在某一房间（如图10），每个支路装有智能变风量调节模块（图中A）及室内空气品质传感控制系统（图中B），传感器实时侦测多种室内空气品质参数，如CO、CO2、酒精、甲醛等，控制面板实时显示室内空气品质状况，而根据传感器信号，智能风量调节模块能够即时调整室内空气置换速率，实现按需供给。

图11

图11所示为自主研发的ESV远程控制系统（通过互联网连接）、中央控制台（可与楼宇控制系统兼容、搭载ESV通风系统专用控制软件），在较大项目（比如医院）中，新排风机按传统形式进行手动开启关停，耗费人工量较大，而通过中央控制系统实现本地、远程控制，最多可控制7000多台排风机，可满足大部分需求，节省后期运行管理成本。

  空气处理系统应用技术有：

  3.1动力分布式技术

    避免送入的新鲜空气与排出的高风险空气在整个通风环节发生接触。

  3.2分体式能量回收技术

    在能量回收环节采用分体式的送排风热回收技术，送排风不发生接触，零风险。

  3.3智能传感控制技术

    可根据室内环境品质或软件预设的运行曲线，进行自动化运行，实时按需调节风量供应，不使用时可独立关闭，可房间独立控制或集中控制管理。

  3.4中央集中控制管理技术

ESV由迈尔智能控制系统驱动运行，可实现从大楼集中总控到楼层分控、再到各房间内的独立智能化控制，是由从全局到单点的全方位控制系统。

手/自一体智能化控制管理，可对系统中的所有主机进行集中远程控制管理、通讯、实时监测控制。

合作项目案例：

1、贵州息烽人民医院

图12

图12为贵州息烽人民医院，取得中国最经济型三星级绿色医院建筑标识，是中国县级医院建筑室内环境最高技术标准。

项目整体环境采用最新科技“恒温恒湿恒氧”绿色室内环境系统；可再生能源技术运用桩基螺旋埋管式地源热泵系统（原因是项目位于市区，在原有医院建筑的基础上扩建，地块面积小，打孔面积不足）；病房、医生办公室采取楼板双面冷暖辐射系统及动力分布式智能通风系统，虽位于西部不发达地区，院长理念较为先进，目的是建立养老式医疗中心。

项目作为贵州省可再生能源示范项目，由做整体绿色三星建筑咨询，总包暖通工程，整体增量成本是284元/m2，项目成本不足4000元/m2，以较低成本实现高舒适，受到相关主管部门的肯定，可作为不发达地区进行推广的示范类项目，不会因价格昂贵、技术难度高、难以实现，令项目业主望而却步。

Q：

增量成本多久能够收回？

A：

整个增量成本可再生能源部分在4年左右收回成本。

Q：

整座医院的用能都是由地源热泵系统供给吗？

A：

整个医院项目的空调用能由地源热泵系统供给。

Q：

医院项目设计是否已获得三星标识？

A：

项目已获得三星设计标识，于今年11月15日开始运行，明年申报运行标识。

2、怡佳•天一城

图13

图13为怡佳•天一城，中高端定位住宅，100万平米超大建筑群，一期20万平米，整体采用THO恒温恒湿恒氧系统，为室内的每个角落提供最优质的空气，最舒适的温度，最宜人的湿度，该建筑成为太原最高标准的科技住宅。

项目运行应用技术有：

独立温湿度调节系统,双面冷暖辐射系统，动力分布式智能通风系统，分体式排风能量回收系统，热回收热水系统，数字化节能风机（包含机组等配置），专业外墙节能围护系统

市场上有些开发商技术实力较强，能实现恒温恒湿恒氧系统的运行，比如朗诗、木马等，而有的开发商不具备自主研发及技术实力，能为其提供整套技术、设备、施工的整体解决方案，解决高舒适度、微能耗住宅开发的难题。

3、重庆大学虎溪校区别墅

图14

图14为重庆大学虎溪校区别墅，运用恒温恒湿恒氧系统，辅以雨水回收、太阳能利用，采用地源热泵作为冷热源，室内为双面辐射地板供暖+独立新风系统。

双面辐射供冷供暖系统在系统结构和供冷、供暖特性等方面均有别于地板辐射供冷供暖系统，机构的优化方面显著降低了系统的造价和节约了建筑的层高，供冷供暖特性的改变方面带来了室内舒适性的明显提高。

新风处理后，为室内提供新鲜空气，保障室内环境。

Q：

Co2检测联动控制新风的造价大概是多少？

A：

由于系统采用德国进口EBM电机，造价比传统新风系统稍高，在100-150元/m2之间，依照项目面积大小作调整。

Q：

全热回收、潜热回收和分体式能量回收适合应用在什么地方，效果、造价有何区别？

A：

全热回收、潜热回收适用于对空气交叉感染安全度要求不太高的项目，分体式能量回收适用在医院等空气交叉感染安全度要求较高的项目；在热回收效果方面，全热回收、潜热回收比分体式能量回收实际效果要好，分体式能量回收主要考虑空气安全，造价比全热回收、潜热回收要高。

Q：

地源热泵适合在什么地区、场合应用？

A：

地源热泵在南方应用较少，如广东主要是夏季制冷，而冬季采暖需求较少，存在热平衡问题，全国其他夏热冬冷地区都有成功案例，

Q：

投资回收期是怎样计算得出的？

A：

主要采取增量回收的计算方法，比如地源热泵造价450元/m2，传统中央空调造价在350-400/m2，用增量成本及节能率来计算，得出3-5年收回成本。

Q：

请问节能成本怎么统计？

计算模拟得出还是实际运行数据得出？

A：

节能成本目前只能根据两套系统计算模拟值，原有的设计用传统模式，再与地源热泵系统，两者对比做出统计。

Q：

国外经常用蓄热技术，国内为何应用不多？

A：

该问题较为前沿，我们技术员也在进行太阳能蓄热研究，国内应用不多，据我所知与成熟的材料及生产的厂家不多有关。