【绿建讲堂】第十四期 绿色室内环境——恒温恒湿恒氧系统

1、【绿建之窗大讲堂】第十四期【主讲人】：童学江【讲座导读】：本期【绿建大讲堂】由童学江为主讲人，为大家介绍绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统（THO）。 【微信讲堂实录】80年代初新型建筑技术系统在与传统建筑模式的激烈竞争中胜出，先后被欧洲几千座做建筑所采用，涉及高端写字楼、高端住宅、医院等各种建筑类型。在瑞士、英国等欧洲国家，早已将室内温度、湿度、空气品质作为评估建筑是否健康、舒适的核心指标，衡温、衡湿、衡氧建筑系统的发展也初见端倪。 在中国，整个绿色室内环境恒温、恒湿、恒氧系统起源于房地产项目，北京、南京较为常见，应用的主要是房地产开发商。图1上图所示为绿色室内环境恒温恒湿恒氧

2、系统影响人居舒适度的三大核心指标：温度为20-26度、湿度为30%-70%时最为舒适，PM2.5<30%时，空气质量达到一级标准。 绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统是以结果为导向的技术综合体，为建筑系统实现恒温、恒湿、恒氧和高度节能，被称为“微能耗”或“低能耗”健康建筑，营造健康、舒适、环保的人居环境，是未来建筑的发展方向。 绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统是成熟节能技术的综合体，将辐射冷暖技术、置换式送风技术、混凝土蓄能技术、地源热泵技术、洁净处理技术等多项重点技术进行系统化优化集成，通过专业技术团队整体统筹，绿色能源、蓄能调温、空气处理三大系统的协同运作，令恒温、恒湿、恒

3、氧绿色建筑系统得以高效运转。 建筑系统作为容纳生命的有机体，必然会受到气候环境、地理位置、结构布局等多种因素的制约。THO经过专业技术团队的精确运算和分析，可为各类型建筑提供针对性的行业解决方案。 绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统构成： 绿色室内环境恒温恒湿恒氧系统主要由3个子系统组成（如图2），运用成熟的节能技术，涉及到项目的前期咨询、设计，中期的建设、产品供给，以及后期的运行调试、运行管理。整合与协调多种节能技术，作为建筑节能措施，早已被广泛接受。但是，实现多项节能系统的统一运营管理，避免不同节能技术应用的冗余和冲突，却需要一个强大的技术团队设计与协调，衡温衡湿衡

4、氧绿色建筑系统是成熟技术的整合和创新，它符合可持续发展的自然规律，是对人居建筑的科技关怀。图2绿色能源子系统（能源端）以采用GSHP复合型地源热泵为主，可用太阳能辅助，利用绿色可再生能源和高效能源回收技术，为室内末端和生活热水提供冷热负荷，为蓄能调温子系统提供冷热源。系统不仅符合绿色建筑节能、环保的要求，更能有效介绍建筑成本，产生可观的经济价值。 蓄能调温系统（末端），采用蓄能型(楼板)双面冷暖辐射系统，将技术末端隐蔽性地植入建筑，根据室外气温变化，通过绿色能源子系统提供冷热控温，对楼板进行双面整体加热或制冷，冷热效果均匀、柔和、大幅提高其舒适度。空气处理系统，以ESV智能通风系统为

5、支撑，通过置换式送排风技术，将室内浑浊空气彻底排出室外，并对新风量进行智能化调控，按需送入新鲜空气。在送风过程中，系统实时监控室内环境，对空气预冷、预热、加湿、除尘、灭菌等多项技术处理，提高室内空气品质。 1、 绿色能源系统水/地源热泵对地热能的利用： 系统原理：地源热泵是一种利用地球表面浅层土壤层的能量，既可供热又可制冷的高效节能冷热源系统。地源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移。地球表面浅层土壤的温度一年四季相对稳定，一般为10-26，是很好的热泵热源和制冷的冷源。土壤层冬季比环境空气温度高，“取”出水体和地表层中的热量，提高温度后，供给室内采暖，

6、夏季比环境空气温度低，“取”出室内热量，释放到水体和地表层中。      图3 地源热泵系统主要分为三个部分：室外地下换热系统、循环管路与地源热泵机组，其中室外地下换热系统主要指地埋管换热器，埋管形式分为垂直埋管和水平埋管。水平埋管主要用于打孔面积较为充裕地区，而垂直埋管是地源热泵系统的主要形式。 桩基螺旋埋管：桩基螺旋埋管换热系统是开发的埋管换热系统，是垂直地埋管形式的一种，又被称为能量柱。是将换热管敷设在钻孔灌注桩或空气预制管桩内，为热泵机组提供冷热源的工艺。系统由桩基内垂直换热管、垫层内水平集管、集分水器组成

7、。埋管设定孔径13CM、100m深度布孔、1个环路20个孔。 垂直埋管：垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50-150米深处，一组或多组管与热泵机组相连，封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵，然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。垂直埋管是地源热泵系统的主要方式，得到各个国家的政府部门大力支持。 地表水：江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量，达到制热或制冷的目的。利用地表水的热泵系统造价低，运行效率高。 与常规空调冷热源形式相比，地源热泵空调有以下优势：机房占地面积较小，不需要制冷机房和锅炉房；设备

8、寿命较长，主机约25年，地埋管系统约50年以上；能源消耗节约30%以上；利用土壤和地下水的能量，不消耗水资源；环保，无燃烧排放，无热岛效应；系统组成简单，维护量小，维护方便，节能率较高。 2、蓄能调温系统（末端）双面冷暖辐射 与传统地暖、辐射地板相比，蓄能调温系统取消传统的保温层，通过预埋在楼板中或铺设在楼板表面的均匀水管，依靠常温水为冷热媒来进行制冷和采暖。夏季送水温度为16-20左右；冬季送水温度30-50左右。该系统通过温差加热或制冷楼板，以双面辐射进行热传递、均匀、柔和、高效地调控室内温度。图4通过预埋在楼板中或铺设在楼板表面的均匀水管，依靠常温水为冷热媒来进行制冷

9、和采暖。夏季时，系统从地底深处百米以下汲取地热能源，将常温水制冷到16-20，通过预埋在楼板中的均布水管，温差制冷楼板，再通过楼板以辐射方式进行降温，令室内温度达到24-26；冬季时，系统从地底深处百米以下汲取地热能源，将常温水加热到28-38。通过预埋在楼板中的均布水管，温差加热楼板，再通过楼板以辐射方式进行传热，令室内温度达到20-23。 与传统方式对比，蓄能空调系统的优势具体体现：2.1、辐射换热，热效率高（图5）图5通过辐射换热进行直接换热，是物体之间的长波能量交换，是直接、快速、节能的换热方式。相比较空气调节器换热，它减少了空气和换热器之间的传递过程。如同我们接受光传递的太

10、阳能，总会比风吹来的热空气更直接、强烈。与其他采暖和制冷方式相比，辐射换热可降低30%能耗。 2.2、双面辐射，均匀柔和，舒适度高（图6）图6远红外辐射换热着力于楼板的上下两面，不仅在单一平面上的热量分布均匀，在立体空间内，也构建出更适宜人体机能的热量交换模式。相比较空气调节器的局部换热，它避免了忽冷忽热所带来的身体不适。同时，它采暖和制冷的立体作用，使得调温效果更为柔和，提升建筑人居的舒适度。 2.3、蓄能（图7）图7蓄能错峰运行（可通过间歇使用、错峰运行、采用峰值电价节约运行成本）把系统与建筑结构主体融为一体，充分利用峰谷电价政策，在低谷电价时把能量储存在楼板中。冷热源

11、系统错峰运行、间歇运行，大大节约运行费用。如图所示，从1点钟关机到3点钟，温度只下降1度。 2.4、零噪音（与空调外机对比）>室内没有任何机械转动部件,不占用家居空间;    >冷热调节均无需开窗,免除室外噪音的干扰。       2.5、节能性高>夏季供水冷水温度一般为16-20高于传统制冷常规值，冬季供水温度低于传统采暖供水温45。 >夏季制冷冷水温度提高1,可节约主机能耗2%-4%;    >冬季供水温度降低1，可节约主

12、机能耗1%-2%2.6、运行时间长                                  >符合标准的管材运行时间50年以上。         

13、0; >基本无需维护。2.7利于室内装饰，节省层高、不占用使用面积，不妨碍室内的家具布置，有利于居家布置与装饰。 3、空气处理系统智能通风系统 通过置换式送排风技术，将室内浑浊空气彻底排出室外，并对新风量进行智能化调控，按需送入新鲜空气，送风过程中，系统实时监控室内环境，对空气进行预冷、预热、加湿、除尘、灭菌等多项技术处理，提升室内空气品质。 图8     图8所示为空气处理系统新风排风运行：新风通过屋顶新风机组主机主管道进入各房间支路，每个支路装有的动力分布式分机进入每个房间。（新风排风布置形式有三种：地板

14、送风屋顶排风、墙侧面送风屋顶排风、天花板送风屋顶排风。）排风系统通过每个支路的变风量 排风机，进入排风机组主管道排除屋外，而分体式能量回收在夏、冬季对连接屋顶的排风机组预冷预热，热回收效率60%以上。图9当室外空气品质不佳（如PM2.5超标、过分干燥或湿润、浴室内温差较大）时，新风处理机组可根据需求选配不同功能段，对送人室内的新风进行多种预处理（如图9，过滤除尘：处理PM2.5、雾霾防火墙；杀菌灭菌：保障空气安全；负氧离子；夏、冬季调节室内湿度，防止过分潮湿或干燥等），以确保新风安全、洁净、新鲜（PM2.5<30、湿度适宜、与室内温差小等），以实现对室内空气品质和湿度的调节。 

15、 图10在某一房间（如图10），每个支路装有智能变风量调节模块（图中A）及室内空气品质传感控制系统（图中B），传感器实时侦测多种室内空气品质参数，如CO、CO2、酒精、甲醛等，控制面板实时显示室内空气品质状况，而根据传感器信号，智能风量调节模块能够即时调整室内空气置换速率，实现按需供给。图11图11所示为自主研发的ESV远程控制系统（通过互联网连接）、中央控制台（可与楼宇控制系统兼容、搭载ESV通风系统专用控制软件），在较大项目（比如医院）中，新排风机按传统形式进行手动开启关停，耗费人工量较大，而通过中央控制系统实现本地、远程控制，最多可控制7000多台排风机，可满足大部分需求，节省

16、后期运行管理成本。     空气处理系统应用技术有：    3.1动力分布式技术    避免送入的新鲜空气与排出的高风险空气在整个通风环节发生接触。    3.2分体式能量回收技术    在能量回收环节采用分体式的送排风热回收技术，送排风不发生接触，零风险。    3.3智能传感控制技术    可根据室内环境品质或软件预设的运行曲线，进行自动化运行，实时按需调节风量供应，不使用时可独立关

17、闭，可房间独立控制或集中控制管理。    3.4中央集中控制管理技术ESV由迈尔智能控制系统驱动运行，可实现从大楼集中总控到楼层分控、再到各房间内的独立智能化控制，是由从全局到单点的全方位控制系统。手/自一体智能化控制管理，可对系统中的所有主机进行集中远程控制管理、通讯、实时监测控制。 合作项目案例：1、贵州息烽人民医院图12图12为贵州息烽人民医院，取得中国最经济型三星级绿色医院建筑标识，是中国县级医院建筑室内环境最高技术标准。 项目整体环境采用最新科技“恒温恒湿恒氧”绿色室内环境系统；可再生能源技术运用桩基螺旋埋管式地源热泵系统（原因是项目位于市区，

18、在原有医院建筑的基础上扩建，地块面积小，打孔面积不足）；病房、医生办公室采取楼板双面冷暖辐射系统及动力分布式智能通风系统，虽位于西部不发达地区，院长理念较为先进，目的是建立养老式医疗中心。 项目作为贵州省可再生能源示范项目，由做整体绿色三星建筑咨询，总包暖通工程，整体增量成本是284元/m2，项目成本不足4000元/m2，以较低成本实现高舒适，受到相关主管部门的肯定，可作为不发达地区进行推广的示范类项目，不会因价格昂贵、技术难度高、难以实现，令项目业主望而却步。 Q：增量成本多久能够收回？A：整个增量成本可再生能源部分在4年左右收回成本。Q：整座医院的用能都是由地源热泵系统

19、供给吗？A：整个医院项目的空调用能由地源热泵系统供给。Q：医院项目设计是否已获得三星标识？A：项目已获得三星设计标识，于今年11月15日开始运行，明年申报运行标识。 2、怡佳天一城图13图13为怡佳天一城，中高端定位住宅，100万平米超大建筑群，一期20万平米，整体采用THO恒温恒湿恒氧系统，为室内的每个角落提供最优质的空气，最舒适的温度，最宜人的湿度，该建筑成为太原最高标准的科技住宅。 项目运行应用技术有：独立温湿度调节系统,双面冷暖辐射系统，动力分布式智能通风系统，分体式排风能量回收系统，热回收热水系统，数字化节能风机（包含机组等配置），专业外墙节能围护系统 市场上有些开发商技术实力较强，能实现恒温恒湿恒氧系统的运行，比如朗诗、木马等，而有的开发商不具备自主研发及技术实力，能为其提供整套技术、设备、施工的整体解决方案，解决高舒适度、微能耗住宅开发的难题。 3、重庆大学虎溪校区别墅图14图14为重庆大学虎溪校区别墅，运用恒温恒湿恒氧系统，辅以雨水回收、太阳能利用，采用地源热泵作为冷热源，室内为双面辐射地板供暖+独立新风系统。双面辐射供冷供暖系统在系统结构和供冷、供暖特性等方面均有别于地板辐射供冷供暖系统，机构的优化方面显著降低了系统的造价和节约了建筑的层高，供