摘要:本文介绍了一个集空调、地暖新风、除湿的家居舒适系统，系统集成度高、高效舒适、节能可控、经济性好等优点；适用于我国大部分地区不同类型的建筑。确保在有限的室内空间里，设备布局合理和避免管路交叉，系统安装、调试与装修施工相互融合且互不冲突，能在有限的时间内同期施工。笔者以冬冷夏热地区一个典型的案例，采用高效节能的空气源热泵为冷热源，由地面、立面与顶棚的辐射末端和风机盘管末端两种末端方式组成，并结合全热回收功能的以地面送风形式的置换型地新风系统。

关键词:一源两末端；二级分集水器；地新风系统；全热新风

1 “一源两末端”系统的定义

“一源”即为一个冷热源，利用热泵主机夏季供冷水、冬季供热水；“两末端”指辐射盘管和风机盘管并存的末端系统。两者构成一个以辐射供暖供冷为主，风机盘管为辅的兼顾除湿功能的冷暖系统；具有辐射冷暖的舒适性显著，并且对流冷暖的响应时间快利于即开即用、消除湿热的特征。本案例选用一台制热量9.8kW，制冷量为8.0kW的空气源热泵主机，根据120W/m2的设计要求，适合80平方米的住宅。采用高效节能的变频压缩机，单相交流220V供电，对于普通家庭不必另外电力增容。

热泵主机由内机、外机两部分组成。外机由变频压缩机、热交换器、风机、控制器组成，内机由氟水交换器、水泵、控制器。外机体形小、重量轻便于外墙面挂装，而且易损部件少，利于维护；内机可隐藏吊装或挂装，根据末端水系统设计选择相应的低能耗静音屏蔽水泵。内、外机不占用任何居室空间，无室外水管无需考虑防冻措施。

2 辐射供暖供冷与风机盘管末端系统冷热量设计和水力平衡计算

空气源热泵工况：夏季进出水温度为7℃～12℃，冬季进出水温度45℃～40℃，5℃温差。系统设计时应重点考虑风机盘管与辐射两个末端系统的水力平衡、冷热量计算。由于辐射末端的盘管数量多、间距近，与面层空气间距小、运行时间长，而且长期处于相对低的水温运行容易滋生军团菌。因此，末端系统管路选用五层阻氧交联聚乙烯管，规格为PE-XaΦ10*1.2mm。采用50mm和100mm两种排管间距，达到室内温度场均匀。

2.1冷热量计算

各区域冷热量计算见表1：

2.2系统水力计算

通过对各末端管路阻力测算，设计过程应不断优化，确保系统达到静态水力平衡或在水力平衡调节范围内。辐射末端盘管内径为7.6mm，如果不进行严格的水力计算很容易存在水力失调现象。热泵主机的水泵扬程6米，最佳工况下对应的扬程是3米，所以末端的阻力不要超过3米。如果客厅用一台8kW的风盘，风盘自身的压损就是35KPa，所以改用2台4kW的风盘，压降20KPa。空调最不利环路在次卧室，总压降为2.90mH2O，水力计算结果见表2。辐射末端最不利环路在主卧室，管长45米，沿程管阻约2.61mH2O，水力计算结果见表3：

从水力计算结果中可以看出，该系统水泵动力小，末端阻力小，让系统高效节能运行。

2.3辐射末端系统的安装方法

墙立面、顶棚辐射盘管布管间距为100mm，通过专用塑料卡条固定，然后用改性喷涂石膏封平，喷涂石膏的厚度为25mm。地面辐射盘管布管间距100mm，局部位置50mm，用蘑菇板固定，管道铺设施工方便，热辐射量面积大、厚度薄、热响应速度快、地面温度均匀，具有高效节能的显著特点，又可称为薄型地暖。

如图2所示：

3 一级、二级分集水器连接与热源输配

风机盘管和辐射末端系统，只需一套冷热水输送管路。主管道选用五层阻氧的PE-XaΦ20*2.3mm交联聚乙烯管，外套厚度20mm的橡塑保温。热源输配原理如图3：

3.1一级分集水器

一级分集水器以“章鱼式”连接的方式，将冷热源输送给各房间（区域）的风机盘管和辐射末端。一级分集水器具有流量控制阀和平衡调节阀，每一路控制阀都装有电热执行器控制流量通断，根据不同末端系统阻力调节平衡阀确保水利平衡。

“章鱼式”连接与传统设计相比具有以下优点：“一管到底”中间无接头；集中安装利于控制和维护；管径小无需过梁钻孔，不影响建筑结构安全；便于管道保温，避免管道结露；设计简单，容易实现系统水力平衡。

3.2二级分集水器

二级分集水器有2路、3路、4路、5路四种规格，分别能接2、3、4、5个辐射末端。要求接在同一个二级分集水器上的辐射末端盘管长度相当，否则会造成水力失衡现象。

3.3 末端调控阀组

选用MENRED末端调控阀组代替传统的多个电动阀拼装的方式，集成度高、体积小、控制灵活。

3.4温湿自控系统

集空调盘管、多辐射末端的自控系统，可监测室内温度、湿度、室外温度和系统供回水温度的自动监测控制等。用户可以通过下载MENRED手机终端软件，实现计算机远程监控。数据通讯系统采用全双工的总线设计，利用数据侦听的方式，可以自动扫描终端的ID，只需要少量的人工干预就可以顺利组网。主机采用TCP/IP协议，直接接入Internet网络，自动连接到menred数据中心，用户软件可直接通过数据中心监测和控制末端的状态。末端控制模块可实现盘管和辐射的一体化控制，墙面只需要安装一个类似于温控器的操作面板。自控系统原理图见图4：

4、全热回收的地新风系统

全热交换新风主机能将排放到空气中的能量进行回收，户外的新鲜空气经过滤处理，从热交换芯中提取或释放热能，再送至房间。潜热和显热综合回收效率达70%以上。地新风是一种新的安装方式，利用高度为30mm，宽度120mm的扁平送风管，敷设于地面辐射末端的保温层中。采用多点地面送风，顶部集中回风方式。为了克服风管阻力，确保新风量达到设计要求，地新风主机对机外静压力有相应的要求。

地新风的优点：下送上排，利于新鲜空气与浑浊空气彻底置换；地面出风改善地面辐射的空气流动；地面出风形成的气流和温度场能增加房间舒适度；免去吊顶风管过梁难和影响吊顶风格；与高效的薄型地暖辐射末端结合，不增加层高。见图5：

5新风设计

5.1主机的选型及风量计算

根据《室内空气质量标准》GB/T18883-2002规定，人均新风量≥30m3/h.人。设计综合考虑到建筑物的用途、结构及室内人数等特点，从室内人数和室内换气次数两方面分别计算建筑物内所需新风量Q，并以较大值选配通风主机。新风量计算公式：

QR＝人均新风量×室内计算人数 (1)

QR——人体所需新风量

QH＝建筑物容积×室内换气次数 (2)

QH——建筑物所需新风

本设计方案，人均新风量按每人30m3/h计算，换气次数着重考虑经济性，按每小时0.8～1.5次计。当单独设置新风系统，且换气量较大时，应充分考虑新风对采暖负荷和空调负荷的影响，从节能的角度考虑，建议选用全热交换新风机组。该系统选用了全热交换型主机，风量200m3/h,热回收效率在75%以上。新风主机吊装于厨房集成吊顶内，以方便日后的维修。根据面积和室内人数可以确定此户型的新风量及风管走向。如图6：

5.2新风静压分支器

为了使地新风达到更佳的均压平衡，系统特制了一个新风静压分支器，起到减少风噪，增加静压和管路分支的目的。新风先经过安装于地面的静压分支器，再输送到各个房间。

6新风分支器的应用与风阻计算

当我们确定了风量和管道的走向，下面通过系统图进行风管水力计算，根据计算结果来优化设计。风管水力计算先画出系统图，给各管道编号，求出最大管阻。见图7。

风管水力计算结果如表4所示。从表4的数据中得出，当新风主管道是Φ110时圆形管道的总阻力达到76Pa，扁管的总阻力从表中可以看出是76.54Pa，两者之和达到152.54Pa。而E200M881新风主机机外静压约为100Pa左右，远远不能满足要求。见表4。

优化设计：采取改变新风管道尺寸的方法。由于扁平新风管的规格固定而单一，因此只有改变吊顶的风管尺寸，改变管道尺寸后的新风系统风管水力计算结果如表5：

通过表5可以看出，当管道的管径变大时其最不利管路阻力只有14Pa，阻力明显减少。然后再加上扁管的阻力76.54Pa，管道总阻力是90.54Pa，风管阻力符合E200M881新风主机的机外静压要求。