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郑鸿宇:《双碳经济下,辐射空调技术在住宅领域的应用前景》
新风网      2021-09-28 09:13     来源:新风网     浏览量:78841

以“唱响建筑节能,助力零碳中国”为主题的第三十一届全国节能周暨中国建筑节能行业助力实现“双碳”目标推进大会于9月16日在北京隆重召开。大会邀请到住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会、人力资源和社会保障部等多个部委领导莅临,国内50家知名房地产开发商、建筑设计院、设计师、建筑节能材料商、暖通企业纷纷出席,现场人气火爆,座无虚席,共同探讨碳达峰与碳中和条件下的节能减排产业发展。现将部分精彩演讲内容提炼整理,以罄未能到场的行业朋友。

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演讲嘉宾:广州维瓦尔第环境技术有限公司总经理郑鸿宇

演讲主题:《双碳经济下,辐射空调技术在住宅领域的应用前景》

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广州维瓦尔第环境技术有限公司总经理郑鸿宇

物里环境下家环境是怎样的?舒适、健康、节能、智慧,这四个词被大家用烂了,尤其是舒适。在我国暖通专业的教育信息里面,没有设置舒适建筑学科,到博士才有热舒适领域的研究。

热舒适领域是研究住宅方面特别主要且必要的领域,到底是“节能”重要还是“舒适”重要?失去舒适意义的节能实际上是没有意义的节能。反之节能又是国家大政方针,该如何权衡?很多人说既舒适又节能的系统,到底是有还是没有呢?能不能找到一个低舒适的节能或高舒适的节能?这方面技术的进步全世界研究到哪种程度?丹麦科技大学Fanger教授的理论实际上否定了空调,否定了博士的想法。当然,空调的发明是技术的进步。ISO7730的标准,在国内暖通界被经常的误解和误读,Fanger说有六个问题:对流、温度、湿度、人体活动情况、穿着多少等等。Fanger做实验的时候,找了两千多个身高一米八的二十岁男性,最后结论是人的热舒适温度没有绝对值。因为每个人的情况都不一样,热阻不一样,男人和女人的温度也不一样。国标规定是房间温度,夏天越低越好,冬天越高越好,那为什么Fanger用正负2度,正负2.5度来表示呢?实际上Fanger的实验恰恰说明真正的舒适值是设定值稳态的环境,温度波动1度人体就会有感受,在1度范围下不能有波动,这是最舒适的感觉。至于到底多少度,是因人而异的事。

Fanger实验的总结就是稳态,稳态的环境就是热舒适。那么长期处于恒温恒湿的状态下对人体是否有害?适当的对环境的刺激是不是有益呢?事实上人体是需要这样的刺激。在室内家居环境下,到底需要不需要稳态的环境?经研究Fanger40年的理论,发现了另外一个问题:Fanger的方程,对流辐射和人体的蒸发是否直接关系?冬季采暖时用地暖比空调舒服,事实上此结论是有比例关系。全球暖通界的知名教授表示不存在最佳比例关系,因为人是具有差异性的。那么比例关系是否存在?比例关系的趋势是否存在?很显然是存在的。

地面平均辐射温度比空气温度越高,这个时候人就舒适了。这样的关系包括人体的蒸发量,目的是要人达到舒适度的情况下,同时要达到人体换热。夏天需要皮肤干爽,冬天需要皮肤温润,人不会觉得燥,皮肤也没有潮湿的感觉,就是热舒适的状态。至于有没有比例关系,他给出了另外一个解释。对比沙漠里面铝皮做的房子和石头房子,前者装了一个大空调,后者基本上没有空调。但是实测以后,用热平衡方程PMV法,这两个测算结果均为零。那么问题来了,明显的可知前者案例不可能等于零的,因为一边有环境的热辐射,一边吹冷风,石头房很显然是追求的非常舒适的状态。

所以,这个实验进一步证明了PMV法只能做到热平衡,再往下走的是不对的。事实上在应用的过程当中,安装空调后还需要地板辐射,舒适性才能达到更好。除了注重舒适性以外,空气品质对健康的影响也是相当重要。这属于普遍对空调存在质疑的问题,包括空调的内循环风、全球疫情等因素。在意大利、法国、西班牙等国家,它们的医院用辐射空调的新改造的项目达到了约90%。在中国人看来,它们根本没有夏天,根本没有空调。

我国被动式理论来自于德国、欧洲。很多学者意识到了这个问题:空调的负荷当中,我们利用被动式建筑把负荷降至30%就已经很好了,最多达到40%。至于现有的空调方式是否适合超低能耗建筑,室内环境的方法和设备值得深思和研究。

在西方的现代科学里面,存在一个电化学能的概念,即神经系统的能量。MESSANA先生电化学能理论,有利于提高工作效率、有利于提高睡眠质量、有利于休闲放松,有利于集中精力,符合家环境的追求的目标。西方的学者把此类归结到实感,家环境里面需要把精力或者化学能力回收起来,这些电化学能,包括触觉、听觉和视觉以及温度等,在回收的过程中释放它。当神经原消耗这些能量的时候,精力会回收特别充沛的力量,睡眠质量大幅度提高,这样的环境才是正确的家环境。基于此,如何提高精力的散失,才是这个环境系统非常重要的研究方向。

第一个就是没有噪声,没有风吹感,没有冷感和热感。事实上真正的舒适是无感自然蒸发,没有感觉就对了。这个时候,人集中精力用于学习和休闲。结合先前观点,真正处于稳态或者解耦温湿度,对温湿度独立控制,处于正确的比例关系,处于置换式通风,从这四个点的角度来讲,才能达到真正意义上的舒适室内环境。

美国一项研究,实验地点选在印度。一个做空调,一个做辐射,最终结论是节能达到36%。实践的运行情况有所不同,假设所有条件相同,节能至少超过50%。其次是冷凝水的问题,尤其在南方此问题很严重。

高温确实能够提升冷机的COP,但在节能方面仍存在一些问题。理论认为12-14度的辐射强度才能适合目前的强度,也许超低能耗建筑在这个方面水温可以提升十五六度左右,节能的情况就会大幅度提高。超低能耗住宅当中,最重要的是调节能力,普通空调对超低能耗的调节能力特别差,在粗放的控制环境下粗放惯了。普通空调一直存在着三大问题,即温湿度耦合、温差不稳定以及内循环控制品质无法保证。在南北除湿方面,辐射空调直接改变地面温度,直接调节水温,不需要调节流量,它对房间温控的权重是较为优秀的。可以把水温提高到20几度,但是普通空调无法做到,因此调节精度才是舒适度的重要组成部分。

动态质调节即变水温系统。辐射空调跟对流系统不同,流量降低一般,传热降低10%,量调节几乎没有意义;定水温开关量调节控制能力也不令人满意,舒适度问题比较严重。动态调节水温是辐射空调实现高舒适度的重要保障。动态调节风量风温出风露点,非常有利于节能。置换通风是实现污染物快速排出的最佳方式。纯新风置换是关键。控风量、控风温、控露点、焓交换是衡量一台新风机水平的基本指标。控制结露风险是个技术问题,不是结束难题,找到合适的思路和方法。控制策略是向更科学的角度去发展,向更尊重人的体会方向去发展,有利于健康有利于节能有利于智慧便捷。

Fanger说的热舒适,蓝色的区域就是空调的区域,绿色的区域是辐射空调的区域。它的差别在于对地面温度的控制和空气温度控制的关系,蓝色的像山洞一样过度辐射的状态,中间白色的是稍微有一点辐射的状态,毛细管系统就出在这里。

由24小时的观测数据可知,温度波动完全达到了欧盟的A+水平,正负0.5之内的波动,非常稳定的,在维瓦尔第网站上可以随时的查到用户的动态的情况。2018年维瓦尔第做的别墅项目,原本是在意大利生产,如今经广州国产化后,可以运用在国内很多项目上,成本和价格都有很大的提升。

维瓦尔第将继续践行绿色节能理念,助力国家3060目标实现,希望我们在节能的情况下不要忘了关注健康。

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