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  北京锋尚国际公寓的混凝土制冷采暖系统
 

由北京锦绣大地房地产开发公司开发的北京锋尚国际公寓(原锦绣大地公寓升级版)因在全球可持续发展联盟(AGS)的支持下系统地借鉴了欧洲住宅建设的舒适度标准,应用了许多先进的技术和住宅部品而在业内引起广泛关注,并荣获"2001年北京十大明星楼盘"。其中重要的一项技术就是首次在国内高层住宅应用了混凝土制冷采暖系统又叫柔和式天棚辐射制冷采暖系统。
本系统是由瑞士苏黎士联邦高等工科大学建筑物理学家凯乐教授在对锦绣大地公寓进行了节能优化设计中的一部分,由北京锋尚国际公寓研发中心和北京威斯顿设计公司具体设计完成。
一.系统的工作原理
混凝土制冷采暖系统就是通过预埋在现浇混凝土楼板中的均布水管,依靠低温热水为热媒,以夏季送水温度为20℃回水温度为22℃和冬季送水28℃,回水温度为26℃的2℃低温差先加热或制冷混凝土楼板,楼板再以辐射方式进行传热,自动调节室内温度。因为采用低温辐射方式传热,它的制冷和采暖效率大大高于空气对流传热方式,且无气流感和噪音。
该系统实际上就是用一套系统装置将整个建筑变成一个人体舒适温度范围内的恒温体 ,即夏季26℃左右冬季20℃左右,与传统的全空调系统(分别制冷和制热)和独立采暖辅助空调制冷有很大不同,它有占用空间少综合投入低运行成本少的优点。北京市处于寒冷地区,既需要冬季采暖又必需夏季制冷,这套系统在北京锋尚国际公寓的实施,就传统意义和形式上的暖气、空调来说,可以说它"告别了空调暖气时代"。
二.系统集成要点
1.辅助新风系统:健康舒适的生活不仅取决于温度,还要有新鲜空气,天棚制冷采暖系统有一个配套的辅助新风系统,即替换式通风系统,它是一个只提供新鲜空气,无需空气再循环使用的送风系统,新鲜空气以略低于室内的温度并以小于0.2米/秒的速度从楼地面踢脚或窗下送出,无噪音,无气流感,适宜的新鲜空气由于温度较低而停留在室内底部空间,通过人体和室内各种其它热源加热与人口中排出的污浊空气一起缓慢上升,通过设在房间上部的排风口排出室外(锋尚国际公寓是利用厨房和卫生间上部的排风道),这样新鲜空气和污浊空气分离置换,使得新鲜空气得到了有效利用,此外,此新风系统还有一项重要的作用是通过向室内输送干燥加热的空气,降低露点温度防止结露,北京地区夏季的露点温度有时可达26℃以上(冬季还可以对新风进行加湿,提高人体的舒适度)。排出的污浊空气和引入的新鲜空气经过热量回收器进行热量交换,使得能量的60%以上得到有效再利用,达到节能的目的。由于替换式新风方式的新风利用率高,就会相应降低风机的负荷、噪音及设备成本。
2.外保温系统:柔和式天棚制冷采暖系统的确立,有着其重要的先决条件,就是将建筑内部冷热负荷控制在20瓦/平方米以下(锋尚设计为15瓦/平方米),只有这样才能真正实现柔和式的高舒适度,这就要求对整个建筑的保温体系有着非常高的要求,锦绣大地公寓采取如下措施来实现这个目标:
A.外墙组合外保温:锋尚国际公寓的主体结构为混凝土框架剪力墙,现浇混凝土外墙外侧粘贴100mm厚高密度聚苯板,外加90mm厚的流动空气间层再外设开放式瓷板干挂幕墙,使外墙综合保温效果极大地超出目前节能50%的《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)北京地区实施细则(以下简称《细则》)的要求,锋尚的外墙综合传热系数为:0.3w/m2k,而《细则》要求为0.91-1。16w/m2k。因此,这种组合外保温幕墙体系,是我国北方地区今后再次提高节能标准的一种有效方法之一。中间流动空气层的设置有效保证了保温材料的长期干燥,维护了它的保温性能持续有效;空气层加上干挂的幕墙,夏季起到了很好的遮阳、隔热作用;开放式的瓷板幕墙使空气层与外界空气等压,能有效地防止雨水的侵入。且外保温层延伸至地下1.5米深处,减少外界对室内热环境的影响。
B、屋面保温:屋面设置200厚高密度聚苯板保温层,使屋面的总传热系数为:0.2w/m2k,比《细则》的标准0.6-0.8 w/m2k高三倍以上。
C、特殊部位的保温:女儿墙、外露雨檐、屋顶设备机房、外露进排风管道、外飘窗、阳台板均需做全方位外保温,保温材料厚度同外墙。
D、外窗及玻璃:锋尚国际公寓经优化设计的外窗设计传热系数小于2.0 w/m2k,超过《细则》的标准4.0 w/m2k一倍,空气渗透率为0.3 m3/mh。为此,我们选择了德国旭格(SCHüCO)断桥铝合金节能窗系统,该系统从设计到每一零小部件的加工都非常精细,从而确保了各项参数的实现。所有外窗均配了高透型低辐射(LOW-E)中空玻璃(6+12+6),内充惰性气体氩气,其传热系数为K=1。6W/ m2 K。
E、外遮阳卷帘:考虑到北京夏季较高强度的太阳能辐射,我们在外窗上安装了德国ALULUX铝合金外遮阳卷帘,遮阳率最高可达80%,它不仅可以遮挡直射辐射,还可以遮挡漫射辐射,从而降低室内制冷负荷,达到节能的目的。锋尚的外遮阳包括北侧的主要窗户,因为北京地区夏季北向的漫射辐射强度也是不容忽视的。另外,传统的外挑式遮阳板、格栅的遮阳效果并不理想,不能起到大幅降低室内热负荷的作用。
三、该系统与传统空调系统的比较
1. 传统空调系统是根据不同的制冷、制热负荷循环使用定量的室内空气进行再制冷、制热,如空气交换率为180m3/h人,考虑到人需要新鲜空气,其中25m3/h人(大约占总送风量的13.8%)的新鲜空气不断从室外引入并与冷却的循环空气混和,同时有13.8%的空气被排走,为了满足足够量的空气交换,还需要连续不断地使用鼓风机使送风和回风达到一定速度。这样一来,新鲜的空气被混和的空气所替代,污浊的空气只是被多次循环所稀释,由于送风回风量较大,人会感觉到冷风的袭击和噪音,
2.混凝土制冷采暖系统,因采用低温辐射的方式,仅须考虑人体需要的新鲜空气,空气量小,管线简单,无噪音和风感。
3.两者的主要特点对照如下表: 项目 全空调系统 混凝土制冷采暖系统
1
通过循环室内空气采用对流方式传热来调节室内温度 通过辐射方式调节室内温度
2 采用大空气量鼓风机高速送风有噪音,气流感 仅新风系统有低速送风无噪音和气流感
3 送回风管径大,空间占用大 管径小(支管Φ50)占空间小(可走垫层)
4 新鲜空气和污浊空气混和,新鲜空气利用率低 新鲜空气和污浊空气分离,新鲜空气利用率高
5 制冷和制热快,适合人流量大的场所 制冷制热慢,适应长时间人数变化不大的空间如居所
6 运营成本高 运营成本低,因水仅在封闭的管网内循环使用,仅需补偿式制冷或加热。 四.系统的选材与施工
因本系统几乎所有的管线均预埋在结构楼板内,考虑该系统的使用年限应尽量与建筑同寿命,故对管材和施工提出了非常高的要求:
1. 管线选择高聚合度并能抵御氧化的聚丁烯管材,它耐温、耐压、耐久性强,易弯曲、易焊接、易施工性能好。主要支管管径为20-25mm,铺设间距300mm。
2. 由于聚丁烯管材易受锐器及火源的损坏,加上管线主要布置在现浇楼板钢筋之间,存在施工交叉作业问题,再加上管材和结构为不同的施工单位及工种,施工组织和施工工艺的周密就显的非常重要整个施工过程中间须多次打压试管确保管线施工一次合格。
五.造价估算和经济效益分析
混凝土制冷采暖系统的主要部分为管网铺设、分集水器、热交换设备、加热和制冷机组,以上部分为一次性投入约为300元/平方米。它相比传统全空调系统和集中暖气加分体空调器的投入均较低。
在今后的运营使用过程中经多方计算每户所付出的采暖制冷费用将是普通住宅的一半甚至更低。
总之,混凝土制冷采暖系统同传统的空气调节,采暖和制冷方式有着很大的不同,是一种新型的调节系统。它的目标是将建筑物内部用很少的能耗而长时间均匀地保持在高舒适度的范围。该系统在北京锋尚国际公寓的应用是我们为了适应现代人们追求高品质生活居住环境而努力的结果,它不仅调节了室内温度也带来了新鲜的空气;不仅要舒适也要健康。同时,该系统的节能效果也给每位住户都带来了实际上的好处,节约了采暖制冷费用的支出,同时也减少了采暖期的燃煤消耗和二氧化碳排放,这对保护北京的大气环境及创建绿色奥运、绿色北京有着非同一般的意义。
该系统单独的投入并不大,但对建筑整体的保温隔热水平提出了更高的要求,并在设计、选材、施工等诸多环节上均须加以整体考虑,即它是一个系统工程。我们相信它具有很高的市场推广价值和应用前景。

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  Post  by  史 勇 发表于 2006-10-16 21:33:00

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