【綠建講堂】第十四期 綠色室內(nèi)環(huán)境——恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)

1、【綠建之窗大講堂】第十四期【主講人】：童學(xué)江【講座導(dǎo)讀】：本期【綠建大講堂】由童學(xué)江為主講人，為大家介紹綠色室內(nèi)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(shù)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(nèi)溫度、濕度、空氣品質(zhì)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)的發(fā)展也初見端倪。 在中國，整個綠色室內(nèi)環(huán)境恒溫、恒濕、恒氧系統(tǒng)起源于房地產(chǎn)項目，北京、南京較為常見，應(yīng)用的主要是房地產(chǎn)開發(fā)商。圖1上圖所示為綠色室內(nèi)環(huán)境恒溫恒濕恒氧

2、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(zhì)量達到一級標準。 綠色室內(nèi)環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)是以結(jié)果為導(dǎo)向的技術(shù)綜合體，為建筑系統(tǒng)實現(xiàn)恒溫、恒濕、恒氧和高度節(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(nèi)環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)是成熟節(jié)能技術(shù)的綜合體，將輻射冷暖技術(shù)、置換式送風(fēng)技術(shù)、混凝土蓄能技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、潔凈處理技術(shù)等多項重點技術(shù)進行系統(tǒng)化優(yōu)化集成，通過專業(yè)技術(shù)團隊整體統(tǒng)籌，綠色能源、蓄能調(diào)溫、空氣處理三大系統(tǒng)的協(xié)同運作，令恒溫、恒濕、恒

3、氧綠色建筑系統(tǒng)得以高效運轉(zhuǎn)。 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(jié)構(gòu)布局等多種因素的制約。THO經(jīng)過專業(yè)技術(shù)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(nèi)環(huán)境恒溫恒濕恒氧系統(tǒng)構(gòu)成： 綠色室內(nèi)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(shù)，涉及到項目的前期咨詢、設(shè)計，中期的建設(shè)、產(chǎn)品供給，以及后期的運行調(diào)試、運行管理。整合與協(xié)調(diào)多種節(jié)能技術(shù)，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)能系統(tǒng)的統(tǒng)一運營管理，避免不同節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的冗余和沖突，卻需要一個強大的技術(shù)團隊設(shè)計與協(xié)調(diào)，衡溫衡濕衡

4、氧綠色建筑系統(tǒng)是成熟技術(shù)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(guān)懷。圖2綠色能源子系統(tǒng)（能源端）以采用GSHP復(fù)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(shù)，為室內(nèi)末端和生活熱水提供冷熱負荷，為蓄能調(diào)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，更能有效介紹建筑成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟價值。 蓄能調(diào)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(shù)末端隱蔽性地植入建筑，根據(jù)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?？諝馓幚硐到y(tǒng)，以ESV智能通風(fēng)系統(tǒng)為

5、支撐，通過置換式送排風(fēng)技術(shù)，將室內(nèi)渾濁空氣徹底排出室外，并對新風(fēng)量進行智能化調(diào)控，按需送入新鮮空氣。在送風(fēng)過程中，系統(tǒng)實時監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境，對空氣預(yù)冷、預(yù)熱、加濕、除塵、滅菌等多項技術(shù)處理，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。 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(shù)利用熱泵機組實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)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(nèi)采暖，

6、夏季比環(huán)境空氣溫度低，“取”出室內(nèi)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(shè)在鉆孔灌注樁或空氣預(yù)制管樁內(nèi)，為熱泵機組提供冷熱源的工藝。系統(tǒng)由樁基內(nèi)垂直換熱管、墊層內(nèi)水平集管、集分水器組成

7、。埋管設(shè)定孔徑13CM、100m深度布孔、1個環(huán)路20個孔。 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(nèi)的防凍液將熱能傳送給熱泵，然后由熱泵轉(zhuǎn)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。 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(diào)冷熱源形式相比，地源熱泵空調(diào)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(shè)備

8、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(yīng)；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(diào)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(diào)溫系統(tǒng)取消傳統(tǒng)的保溫層，通過預(yù)埋在樓板中或鋪設(shè)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)通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(diào)控室內(nèi)溫度。圖4通過預(yù)埋在樓板中或鋪設(shè)在樓板表面的均勻水管，依靠常溫水為冷熱媒來進行制冷

9、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(yù)埋在樓板中的均布水管，溫差制冷樓板，再通過樓板以輻射方式進行降溫，令室內(nèi)溫度達到24-26；冬季時，系統(tǒng)從地底深處百米以下汲取地熱能源，將常溫水加熱到28-38。通過預(yù)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(nèi)溫度達到20-23。 與傳統(tǒng)方式對比，蓄能空調(diào)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通過輻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(diào)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

10、陽能，總會比風(fēng)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(nèi)，也構(gòu)建出更適宜人體機能的熱量交換模式。相比較空氣調(diào)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(diào)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(jié)構(gòu)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

11、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(guān)機到3點鐘，溫度只下降1度。 2.4、零噪音（與空調(diào)外機對比）>室內(nèi)沒有任何機械轉(zhuǎn)動部件,不占用家居空間;    >冷熱調(diào)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高1,可節(jié)約主機能耗2%-4%;    >冬季供水溫度降低1，可節(jié)約主

12、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。         

13、0; >基本無需維護。2.7利于室內(nèi)裝飾，節(jié)省層高、不占用使用面積，不妨礙室內(nèi)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(fēng)系統(tǒng) 通過置換式送排風(fēng)技術(shù)，將室內(nèi)渾濁空氣徹底排出室外，并對新風(fēng)量進行智能化調(diào)控，按需送入新鮮空氣，送風(fēng)過程中，系統(tǒng)實時監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境，對空氣進行預(yù)冷、預(yù)熱、加濕、除塵、滅菌等多項技術(shù)處理，提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。 圖8     圖8所示為空氣處理系統(tǒng)新風(fēng)排風(fēng)運行：新風(fēng)通過屋頂新風(fēng)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(fēng)排風(fēng)布置形式有三種：地板

14、送風(fēng)屋頂排風(fēng)、墻側(cè)面送風(fēng)屋頂排風(fēng)、天花板送風(fēng)屋頂排風(fēng)。）排風(fēng)系統(tǒng)通過每個支路的變風(fēng)量 排風(fēng)機，進入排風(fēng)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?shù)呐棚L(fēng)機組預(yù)冷預(yù)熱，熱回收效率60%以上。圖9當室外空氣品質(zhì)不佳（如PM2.5超標、過分干燥或濕潤、浴室內(nèi)溫差較大）時，新風(fēng)處理機組可根據(jù)需求選配不同功能段，對送人室內(nèi)的新風(fēng)進行多種預(yù)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(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，防止過分潮濕或干燥等），以確保新風(fēng)安全、潔凈、新鮮（PM2.5<30、濕度適宜、與室內(nèi)溫差小等），以實現(xiàn)對室內(nèi)空氣品質(zhì)和濕度的調(diào)節(jié)。 

15、 圖10在某一房間（如圖10），每個支路裝有智能變風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊（圖中A）及室內(nèi)空氣品質(zhì)傳感控制系統(tǒng)（圖中B），傳感器實時偵測多種室內(nèi)空氣品質(zhì)參數(shù)，如CO、CO2、酒精、甲醛等，控制面板實時顯示室內(nèi)空氣品質(zhì)狀況，而根據(jù)傳感器信號，智能風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊能夠即時調(diào)整室內(nèi)空氣置換速率，實現(xiàn)按需供給。圖11圖11所示為自主研發(fā)的ESV遠程控制系統(tǒng)（通過互聯(lián)網(wǎng)連接）、中央控制臺（可與樓宇控制系統(tǒng)兼容、搭載ESV通風(fēng)系統(tǒng)專用控制軟件），在較大項目（比如醫(yī)院）中，新排風(fēng)機按傳統(tǒng)形式進行手動開啟關(guān)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(fēng)機，可滿足大部分需求，節(jié)省

16、后期運行管理成本。     空氣處理系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)有：    3.1動力分布式技術(shù)    避免送入的新鮮空氣與排出的高風(fēng)險空氣在整個通風(fēng)環(huán)節(jié)發(fā)生接觸。    3.2分體式能量回收技術(shù)    在能量回收環(huán)節(jié)采用分體式的送排風(fēng)熱回收技術(shù)，送排風(fēng)不發(fā)生接觸，零風(fēng)險。    3.3智能傳感控制技術(shù)    可根據(jù)室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)或軟件預(yù)設(shè)的運行曲線，進行自動化運行，實時按需調(diào)節(jié)風(fēng)量供應(yīng)，不使用時可獨立關(guān)

17、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(shù)ESV由邁爾智能控制系統(tǒng)驅(qū)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(nèi)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(jīng)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(nèi)環(huán)境最高技術(shù)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(nèi)環(huán)境系統(tǒng)；可再生能源技術(shù)運用樁基螺旋埋管式地源熱泵系統(tǒng)（原因是項目位于市區(qū)，

18、在原有醫(yī)院建筑的基礎(chǔ)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(fēng)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(guān)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(shù)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)

19、供給嗎？A：整個醫(yī)院項目的空調(diào)用能由地源熱泵系統(tǒng)供給。Q：醫(yī)院項目設(shè)計是否已獲得三星標識？A：項目已獲得三星設(shè)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(nèi)的每個角落提供最優(yōu)質(zhì)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(yīng)用技術(shù)有：獨立溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng),雙面冷暖輻射系統(tǒng)，動力分布式智能通風(fēng)系統(tǒng)，分體式排風(fēng)能量回收系統(tǒng)，熱回收熱水系統(tǒng)，數(shù)字化節(jié)能風(fēng)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(shù)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(shù)實力，能為其提供整套技術(shù)、設(shè)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(xué)虎溪校區(qū)別墅圖14圖14為重慶大學(xué)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(nèi)為雙面輻射地板供暖+獨立新風(fēng)系統(tǒng)。雙面輻射供冷供暖系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(gòu)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