
五恒系统按照能源供给端可分为集中式和分户式两种。其中,集中式技术主要利用地球表面浅层地热资源作为冷热源,即采用地源热泵系统;分户式系统则类似我们传统的变频多联空调系统,或采用空气源热泵作为冷热源。
地源热泵技术属于可再生能源利用技术,它是利用地下地热资源进行热量交换既能供热又能制冷的高效节能环保型空调技术。仅需少量电能,地源热泵就可以实现能量从低温向高温热源的转移。
冬季,把土壤中的热量置换出来,供给室内采暖;夏季,把室内的热量置换到土壤中去,来满足室内空调降温的需求。地源热泵仅使用电力,不会产生碳排放,也无需使用氟利昂制冷外机;由于不用直接向周围环境排热,不会产生热岛效应;它没有室外机,不会产生噪音;也不需要抽取地下水,因而不会对地下水资源造成破坏。地源热泵在满足夏季制冷、冬季供暖的同时,还可以全年提供生活热水。

分户式五恒能源系统是结合全国各地气候及建筑技术特点,以独立家庭的“户”为单位,采用分户式风冷热泵作为供给能源,每户独立承担相关运营费用,以解决集中式地源热泵一经开启必须全部用户分摊费用的难题。目前,分户式五恒系统正越来越多地被运用到实际项目中。

辐射供冷末端装置分为毛细管、辐射板吊顶、地板辐射三种主要形式。
辐射空调能减小和避免传统中央空调空气二次污染的问题。
1.毛细管辐射式空调:
毛细管辐射式空调通过在顶棚或墙面上敷设PVC毛细管,向室内辐射换热。称其为毛细管,是因为敷设的PVC水管很像我们人体皮肤下的毛细血管。与传统空调通过空气对流的方式不同,毛细管辐射是水管内的流体介质直接以辐射的方式和室内空气交换热量,实现制冷或制热需求。因其管道直径通常在4mm以内,减少了室内设备安装对净高的空间影响。

毛细管平面空调系统夏季供水温度为16/18℃,辐射面表面温度约为20℃,室内温度为26℃时,制冷量为80W/㎡。冬季系统供水温度为32/28℃,辐射面表面温度为30℃,室内温度为20℃时,制热量为86W/㎡。
毛细管与新风系统的结合:
有组织进风,能有效控制风量和室内气流组织。置换式送风,新鲜空气先进入人的呼吸区。进入室内的新风除CO2含量少外,经过过滤有效阻止灰尘颗粒的进入,满足空调卫生要求,提高了室内空气品质。系统带除湿功能,夏季承担室内湿负荷,保证房间不结露,进一步提高舒适度。
置换送风方式:在人体周围形成“空气湖”。

2.金属辐射板吊顶
金属辐射板吊顶由水媒介外加石墨超导层组成,是一种类似“三明治”的结构形式,即中间是冷媒,上部为保温绝缘材料,下部是露出室内的吊顶辐射板。其原理是:以夹芯中的冷媒介质与辐射板进行热交换,裸露的吊顶辐射板以辐射的方式和室内空气交换热量,实现制冷或制热的需求。吊顶辐射板一般采用不锈钢板等金属材料,相比毛细管辐射空调,辐射板吊顶更加健康舒适,且因为金属的导热系数优于石膏板,节能效果更好。缺点在于价格较高,且必须在比较干燥的环境运行,否则容易结露。

置换通风和顶板辐射供冷都被认为是节能、舒适性好的空调形式,但二者又各有缺点。比如,置换通风因送风速度和温差的限制,其最大供冷能力约为30-40W/㎡。顶板辐射供冷则因表面易结露而使供冷能力有限,若将置换通风与顶板辐射供冷结合,新风经除湿处理后送入室内,则可能避免结露并提高供冷能力。
3.地板辐射:
地板辐射供冷也以水作为媒介,以辐射和对流的方式由地面向室内提供冷量。地板辐射通常只适合作为供暖使用,在我国比较少见。若将地板辐射用于制冷环境,地板温度会降到最低,而热空气集中在室内上部,可能会令使用者体感不舒服;且地面热阻系数大,导热效率低。

地板送风系统从地板下部空间送风;供冷时的送风温度较高(一般为17~18℃);在同一大空间内可以形成不同的局部气候环境;室内气流分布为从地板至顶棚的下送上回气流模式。

4.几种辐射末端系统的比较:
相比下来,毛细管辐射安装灵活,对精装造型影响小且节约层高,基本无漏点。但由于是湿式作业,工艺较复杂,现阶段初期投资较高;且通径小易堵塞,对水质要求较高。金属辐射板采用工厂预制装配式安装,保温一体,较毛细管辐射效果更高、体感更舒适;但其成本较毛细管辐射更高,有结露隐患;且传统接头较多,漏点较毛细管辐射多。

顶地辐射供冷量及水泥蓄冷对地板含水量超标安全隐患。
以水泥均热湿式地暖的标准工况供冷量约15W,存在水泥蓄冷地板含水量超标霉变隐患;以铝板均热干式地暖的标准工况供冷量约45W,没有地板含水量超标安全隐患;顶面辐射末端主要有均热支架水泥粉刷(标准工况供冷量约25W)、毛细管石膏粉刷(标准工况供冷量约50W)、吊顶辐射板(标准工况供冷量约60W)、装配式远红外辐射模块铺石膏板(标准工况供冷量70W)、装配式远红外辐射模块石膏粉刷(标准工况供冷量约90W),地面铝板干式地暖+顶面装配式远红外辐射模块,顶地采用“变末端同水温”优化方式,解决顶面比地面略低2℃左右的温差,让输配系统更简单更稳定。其16℃的标准工况供冷量至少可达110W,叠加顶地保温降低室内负荷因素,可实施18℃以上高水温辐射供冷,从根本上消除结露隐患,在直膨式新风除湿机常开的环境下,可轻松解决开窗不结露的大问题。
两种能源供给系统的比较:
(1)项目初期投资对比:相比分户式五恒系统,集中式五恒系统一次性设备、主材等资金投入多。
(2)施工建设难度对比:集中式五恒系统建筑内预留结构多,施工交叉较多,需要施工机械较多,施工难度大于分户式系统。
(3)设备空间及产品使用:与集中式相比,分户式五恒系统设备体积庞大,需要建筑设计方案配置较大的设备平台且设备冗杂。
(4)年平均运行费用大致估算对比:集中式30元/㎡,分户式45元/㎡。
(5)集中式系统24h开启,在入住率不高的情况下,即使新风机组采用变频方式节能,但仍会产生较大的能源消耗及运行费用支出;且运行人员仍旧需24h值班来维护系统运行。需要专业人员、专业公司进行系统的运行及维护,大型机组设备检修、维护成本高、难度大,很多情况还需要设备厂家进行配合(保修期后),一旦出现设备故障,有可能造成供暖制冷的大面积中断而招致业主投诉,或者导致业主室内结露产生损失赔偿等情况的出现。
例如:普通住宅的五恒系统主机侧设备,按每平方米100W左右制冷量选择热泵主机功率,按换气次数1.5次左右选择除湿新风主机,每100㎡实铺面积选用10KW热泵(4匹)和350风量的除湿新风机,即可保障分户式五恒系统的节能运行。优先选择带内置水箱和变频水泵的热泵主机,可节省主机侧安装空间,提高主机侧的使用稳定性,优选质保期较长的品牌机。采用顶地辐射模块末端的高水温供冷直供系统,主机夏季设定出水温度17℃即可,采用普通辐射末端的低水温混水供冷系统,主机夏季设定出水温度10℃左右。
综上两种五恒系统能源端的优缺点比较,总体来讲,集中式系统初期投入高、施工难度大,且后期对于运营维护人员的技术水平要求也比较高。因此,结合我国市场特点,以及分户式系统技术的日趋成熟,目前市场主流开发商的五恒系统项目以分户式系统为主。
应用现状:
目前,国内对五恒系统的应用项目主要集中在长江中下游地区,气候冬冷夏热,常年湿度较大。例如,位于上海浦东陆家嘴金融中心的星展银行大厦,其空调系统即采用金属辐射板作为辐射末端。对项目的运行情况进行调研及监测,发现自建成使用以来,其运行特点如下。
(1)优点:①静音效果好,办公区除了用电设备的电流声,感受不到传统空调电机和风口的噪声;②可靠性高,原来担心的结露并未发生;③由于没有冷凝水,吊顶里的卫生状况一直很好,物业对此系统非常认可。
(2)缺点:①由于项目刚开始设计时,仅仅考虑新风量的补充,导致整个办公空间内气流扰动不足,部分空间感觉空气新鲜度不够,此问题在试运行阶段通过增加吊顶内风机的方式得到了改善;②原来希望的“节能”预期效果没有明显表现出来,实际使用习惯和设计预估有偏差,导致节能未达到预期值;③金属辐射板系统成本仍然较高,由于没有大面积被采用推广,单位成本很难下降。
使用注意事项:
最后补充一点,未使用过五恒系统的业主,有可能会在夏季开窗通风时造成室内结露,从而增加能源消耗使得运行费用大幅增加;也可能会在不允许打孔、钉钉子的墙面、地面施工造成毛细管网辐射末端泄露。因此,需要长期培养业主良好的使用习惯,防止上述情况的发生。

