以北京某项目为例浅谈健康住宅五恒系统.pdf

建设科技 29案 例 展 示随着我国房地产行业的发展，从一个大建设时代逐渐进入一个逐渐平稳的发展时代。市场对于住宅产品从之前的注重“量”的模块化产品，也转为更多的关注到“质”的健康住宅产品。相应的作为健康配置的住宅五恒系统也更多地被应用。住宅五恒系统是通过建筑调温和空气调节系统结合使用，来控制室内的温度、湿度和空气的洁净度，使室内24小时恒定保持恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静效果的系统。为了达到五恒的效果，就需要使用不同于传统住宅空调、采暖系统的专用设备，具体来说就是结合了地暖、中央空调、新风系统、加湿、除湿功能为一体的一套设备，可以根据室内各种因素实时变化情况，设备对室内温度、湿度、空气质量、空气流速等多方面的实时调节控制，实现不同季节、地域、时间、空间上的恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静且无风、无尘、无菌、以北京某项目为例浅谈健康住宅五恒系统周梦琦1 敖思宇2 敖思悦1（1.中国建筑设计研究院有限公司,北京 100044；2.中核能源科技有限公司，北京 100089)摘要 随着我国住宅市场对高端住宅中健康室内环境的追求，五恒系统越来越多地被应用到住宅项目当中。本文通过对北京某项目地源热泵、制冷机组与燃气锅炉结合的复合式冷热源形式，配合毛细辐射管网与置换通风结合的末端系统形式的分析，介绍五恒系统的健康舒适和节能的优势。关键词 健康住宅;五恒系统;地源热泵;毛细辐射管网;置换通风Analysis on Five-Constant System of Healthy Housing-Taking a project in Beijing as an exampleZhou Mengqi1,Ao Siyu2,Ao Siyue 1（1.China Architectural Design and Research Institute Co.,Ltd.,Beijing,100044；2.China National Nuclear Energy Technology Co.,Ltd.,Beijing,100089）Abstract:With the pursuit of a healthy indoor environment in high-end residential buildings in Chinas housing market,Five-Constant system has been more and more applied to residential projects.This paper introduces the healthy,comfort and energy saving advantages of Five-Constant system through the analysis of the ground source heat pump,cooling unit combined with the gas boiler,and the terminal system in combination of capillary radiation pipe network and replacement ventilation.Keywords:healthy housing,Five-Constant system,ground source heat pump,capillary radiation pipe network,replacement and ventilation无噪音的主观舒适度、生理舒适度高度统一的人居健康住宅室内气候空间。现以北京某项目为例，对住宅五恒系统进行介绍与分析。1 项目概况项目位于北京朝阳区东北五-六环崔各庄板块，为北苑、望京、亚奥三个东北部核心商圈交汇处，毗邻京承高速、北五环等多条城市主干道路；可快速连通望京、亚奥、太阳宫、燕莎、CBD等核心商圈，区位价值显著。项目用地规模40718.192平方米，总建筑面积139803.28平方米，其中地上建筑面积90394.00平方米，地下建筑面积49409.28平方米，容积率2.22，绿地率30%，居住户数762户，居住人口1867人。共建设14栋住宅楼，建筑高度为54.00米。室内设计参数均满足民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-DOI:10.16116/ki.jskj.2023.14.00630 建设科技特 别 关 注The Special Focus宜 居 住 房 和 环 境 治 理2012。2 五恒系统布置与节能分析本项目采用地源（土壤源）热泵，将地下换热器提取的土壤低温热能转化为夏季空调冷量和冬季供暖热量，循环水泵将冷（热）量输送至各楼的板换机组与新风机组，由板换机组提供毛细辐射空调冷（热）水，由新风机组提供制冷除湿（供暖加湿）新风，为住户营造恒温恒湿的舒适环境。通过对项目用地进行土壤的热响应实验、建筑整体的全年冷热负荷模拟，再结合项目用地的实际情况，地源热泵系统可承担冬季峰值热负荷的60%。因此在冷热源选用上为采用土壤源热泵加冷水机组、燃气热水锅炉辅助的复合冷热源形式，此种形式可以做到最大程度利用可再生能源，且在土壤受室外气候变化因素影响引起波动时保证系统的长期稳定运行。设备机房集中设在地下车库，冷水机组、热泵机组及燃气锅炉联合提供冷、热水为新风机组提供空调冷热水，并兼做住宅毛细管网一次水，住宅单体设置板式换热机组经换热后提供二次水供毛细管网系统使用；住宅换热机房设于地下库房内。冷热源原理,如图1所示。图1 冷热源原理图住宅户内五恒系统末端采用毛细管辐射加置换通风系统。其中毛细辐射管网根据房间使用功能与装修风格结合设置在顶板下或侧墙内，各毛细管辐射网与管井内分集水器连接管道设置在顶板下装饰层内。毛细管网布置，如图2所示。毛细辐射管网供回水温度夏季为17/20（高于室内露点温度，避免在吊顶和侧墙结露），冬季为35/30，从供回水温度可以看出仅负责户内显热负荷即温度调节，因为在夏季毛细管网对室外空气湿度比较敏感，如果在室外空气较为潮湿且大量无组织侵入室内的话，会使敷设了毛细管网的侧墙或者吊顶结露，影响室内健康环境，所以在敷设毛细管网的同时，需同时配置密封性高的外窗和各个毛细管环路的电动控制阀，在有结露风险时自动关闭对应毛细管网系统，在保证室内健康环境的前提下达到恒温效果。毛细辐射管网相较传统空调没有吹风，减少冷热风带来的健康危害，在室内舒适度上完全优于传统吹风空调，敷设时对吊顶高度和侧墙厚度影响很小，不影响室内装修的整体风格和美观。图2 户内毛细管网布置图图3 户内风管布置图置换通风采用带热回收装置的新风机组。机组集中设置在地下和屋顶的新风机房内（超过13层的住宅新风分区设置），送风与回风均设置在通风竖井内，住宅户内仅设置通风支管与送回风主管连接，支管设定风量阀保证每户通风量不受其他户波动所影响。户内采用低速地板送风，上回风的形式对室内进行置换通风，送风管埋在地板装饰层内，回风管设置在房间门框上，提高了置换通风效率和空气品质。通风系统布置，如图3所示。新风系统表冷器段夏季供水温度为6/13，冬季4为6/39，再热段供回水夏季为17/20，冬季为35/30，为了夏季除湿额外设置直膨段进行深度除湿。新风送风状态为夏季25.5，绝对含湿量8g/kg，冬季22，相对湿度40%。从送风状态点可建设科技 31案 例 展 示以看出新风仅承担了夏季除湿，冬季加湿的任务，即湿度调节，达到恒湿的效果。根据负荷计算，为满足湿度要求夏季需要0.7次/h，冬季需要0.5次/h。根据室内空气中二氧化碳卫生标准GB/T 17094-199781室内二氧化碳浓度不大于1000ppm，室内空气质量标准GB/T18883-20222室内二氧化碳不大于0.01%，1000ppm即为0.01%，室外大气二氧化碳浓度取400ppm，二氧化碳密度气态标准密度1.977g/L（0，101.325kPa），1000ppm二氧化碳为1977mg/m。根据科学测试，按日常活动量统计人的每小时呼出二氧化碳约22.5升，每户按平均4人计，每户每小时产生二氧化碳90L，177.93g。按全面通风的形式稀释室内的二氧化碳浓度，则需要新风量为151m/h，换气次数为0.5次/h，户内层高3.0m，面积为100.67m2即可满足要求，本次项目中最小户型为102m2，即0.5次/h即可满足达到恒氧效果，且在新风机组内设置了初效过滤+双极静电除尘器+中效过滤的四级过滤，过滤效率可达到F9级，有效去除室外空气中PM2.5等污染物，达到室内恒洁效果。因新风机组集中设置在新风机房中，机房内设置隔振和消音措施，保证设备噪声沿管道传到室内白天不大于40dB，晚上睡眠期间不大于33dB，毛细管网系统本身不产生噪声，完全满足建筑环境通用规范GB 55016-20213中对室内噪声的要求，即在户内没有其他噪声源的情况下达到恒静效果。在节能环保上本项目也具有明显优势。除了在满足建筑节能与可再生能源利用通用规范GB 55015-20214中对设备能效要求的基础上，（1）采用利用可再生能源的地源热泵系统代替部分传统电压缩式制冷机和燃气锅炉，因为由地埋管代替了冷却塔，减少了冷却塔部分的能耗，并且地源热泵本身COP更高于传统制冷机，所以制冷上更加节能。与传统燃气锅炉相比，地源热泵可以直接出毛细管网使用的低温水，减少锅炉需要从高温水热交换到低温水的过程，减少了换热过程的损耗和相应设备的能耗，并且不需要除了电能之外的其他能源输入，直接减少了燃气在燃烧后对大气排放的二氧化碳，因此供热上更加的节能低碳。（2）夏季冷冻水一次水温度为6/13，采用大温差形式，因为本项目采用集中能源站的形式，从能源站出来的集中冷热水敷设距离较远，因此采用大温度可以有效减弱因为输送引起温升造成的制冷和除湿效果下降，并且可以减小冷冻水泵的输送能耗，在7温差时冷冻水循环泵流量185m/h扬程40m功耗37kw，如果按传统温差5冷冻水循环泵流量260m/h扬程40m功耗55kw，在大温差下每台水泵可以减少18kw的功耗。（3）新风机组均设置板翅式热回收装置，因为板翅式热回收装置回风与新风没有接触，不存在质交换保证新风质量，所以仅对显热量进行回收，回收效率70%，冬夏季都可有效减少对冷水的需要量，减少冷热源的能耗。除上述措施外制冷与供暖设备水泵与风机均采用变频设备，可以根据末端用户负荷大小与调节量进行实时调整水泵与风机运行，减少能源浪费。3 结论本项目采用的毛细辐射管网加集中置换新风的方式的末端方式和设计参数，能够有效地实现建筑户内全年的恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静的效果，且舒适度和健康性方面相较于传统的吹风空调有更显著的优势。本项目冷热源采用的地源热泵加制冷机、燃气锅炉的复合式能源系统，在满足室内效果的前提下，节能效果要明显优于全部采用电制冷机和燃气锅炉。地源热泵作为可再生能源利用的设备并且采用其他末端节能措施，在本项目中的低碳环保效果显著。虽然系统各方面优势明显，同时也具有待优化的问题，比如毛细管网对水质要求较高，结垢后易堵塞，效果衰减明显；毛细管网因为敷设在侧墙或顶板，对精装修要求较高，后期用户二次翻新装修会有所影响。如果能克服上述问题，相信此类型的五恒系统在日后的应用将会更加受到市场追捧和政策推行。参考文献1 GB/T 17094-1997 室内空气中二氧化碳卫生标准S.北京:国家技术监督局 中华人民共和国卫生部，1997.2 GB/T18883-2022 室内空气质量标准S.北京:中国建筑工业出版社，20223 GB 55016-2021 建筑环境通用规范S.北京:中国建筑工业出版社，20224 GB 55015-2021 建筑节能与可再生能源利用通用规范S.北京:中国建筑工业出版社，2022作者简介周梦琦，1992年生，女，学士，暖通工程师，主要研究方向建筑环境控制与能源利用。C