毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)與新型負(fù)離子材料互補(bǔ)結(jié)合技術(shù)初探

宓國(guó)彥，殷晶晶（上海中建東孚投資發(fā)展有限公司，上海 200125）

隨著居住條件的持續(xù)改善，國(guó)人對(duì)居住的要求已從最初的純粹追求空間舒適感走向追求更為健康環(huán)保的人居環(huán)境，傳統(tǒng)室內(nèi)裝修材料、設(shè)施設(shè)備已無(wú)法滿足發(fā)展的新要求。當(dāng)前日新月異的前沿科技技術(shù)給建材領(lǐng)域注入了新鮮血液和活力。

1 傳統(tǒng)空調(diào)和地暖系統(tǒng)的弊端

傳統(tǒng)精裝房，中央空調(diào)/分體空調(diào)+地暖溫控模式已經(jīng)普及多年。該組合配置的出現(xiàn)解決了夏天降溫、冬天取暖的需求，在一定程度上提高了生活品質(zhì)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展及人們生活水平的提高，這種組合配置的弊端越來(lái)越體現(xiàn)出來(lái)。

1.1 傳統(tǒng)空調(diào)存在問(wèn)題

(1) 傳導(dǎo)不均勻，尤其正對(duì)制冷送風(fēng)口容易導(dǎo)致寒氣入侵人體。

(2) 盤管容易滋生細(xì)菌。

(3) 風(fēng)管影響裝修吊頂高度，容易產(chǎn)生壓抑感。

(4) 送風(fēng)口、回風(fēng)口以及檢修孔影響裝飾面美觀。

1.2 傳統(tǒng)地暖存在問(wèn)題

地暖采暖系統(tǒng)雖然解決了傳導(dǎo)不均勻的問(wèn)題，但對(duì)地面的完成裝飾面仍然造成極大的影響。無(wú)論是各種傳統(tǒng)地面裝修材料還是地暖專用地板，實(shí)質(zhì)上仍存在著受溫度影響而極易產(chǎn)生變形這一技術(shù)瓶頸，目前還無(wú)法從根本上解決這一問(wèn)題和隱患。

近期受到地產(chǎn)調(diào)控、控制裝修成本、項(xiàng)目建造標(biāo)準(zhǔn)降標(biāo)等影響，大多配置總厚度 12 mm 以下的實(shí)木復(fù)合地板（表皮實(shí)木厚度 0.6～1.2 mm），甚至降標(biāo)為強(qiáng)化復(fù)合地板。價(jià)格的控制使得配置低級(jí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)材料的機(jī)率大幅提高，甚至無(wú)法達(dá)到 E 1 級(jí)別。而甲醛在溫度 ＞19 ℃ 后容易揮發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)溫度 ＞19 ℃ 后，室內(nèi)溫度每上升 1 K ，甲醛揮發(fā)速度就上升 0.4 倍。在地暖加熱后，使得低級(jí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)材料中的甲醛容易揮發(fā)出來(lái)，影響和危害人體的健康。

2 毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用

基于傳統(tǒng)的空調(diào)+地暖溫控模式存在的弊端，20 世紀(jì)80 年代，德國(guó)發(fā)明了毛細(xì)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)。我國(guó)在 21 世紀(jì)初引入此技術(shù)，目前毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有十多年的發(fā)展應(yīng)用，此項(xiàng)技術(shù)已日益完善成熟，目前在金茂、朗詩(shī)、葛洲壩開發(fā)的項(xiàng)目中得到普遍使用。

2.1 毛細(xì)管舒適系統(tǒng)原理

毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)是空調(diào)系統(tǒng)的冷暖末端。它創(chuàng)造了一種革命性的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，是德國(guó)科學(xué)家根據(jù)人體仿生學(xué)原理發(fā)明的。一旦形成輻射面后可與其他非采暖表面發(fā)生熱量的輻射換熱，輻射過(guò)程的持續(xù)發(fā)生能不斷調(diào)節(jié)環(huán)境物品表面溫度，就像皮膚中的毛細(xì)血管一樣柔和地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，從而滿足人體高舒適度要求。

2.2 毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)可根據(jù)周圍環(huán)境自動(dòng)調(diào)整環(huán)境的換熱量，利用充滿水的毛細(xì)管進(jìn)行換熱，類似于自然界植物的葉脈和人體皮膚下的血管，由外徑為 3.5～5.0 mm（壁厚0.9 mm 左右）的毛細(xì)管和外徑為 20 mm（壁厚 2 mm）的供回水主管構(gòu)成毛細(xì)管席。其寬度范圍 600～1 200 mm，長(zhǎng)度范圍 1～12 m，具體尺寸可根據(jù)安裝需要定制，且安裝方式靈活，管子和席子之間通過(guò)熱熔或快速接頭連接。毛細(xì)管材質(zhì)為聚丙烯材料，使用壽命 50 年左右。

其熱、冷輻射表面基本沒(méi)有溫度差別，并且與人體和空間的熱交換主要是輻射的形式進(jìn)行。這一靜態(tài)制冷及自然溫暖的環(huán)境使人體感到非常舒適，身體感到的溫度比室溫低2～3 K。這一點(diǎn)可以額外地達(dá)到節(jié)能的目的。高低溫差輻射方式的特點(diǎn)是采暖和制冷的效率高于空氣對(duì)流，其輻射傳熱形式無(wú)其他傳熱形式引起的空氣對(duì)流所造成的不適感。系統(tǒng)的自身工作原理可以使系統(tǒng)具有很好的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)性能，加上完善的外維護(hù)結(jié)構(gòu)體系，建筑物構(gòu)成一個(gè)蓄熱體，系統(tǒng)完全保證室內(nèi)恒溫。但是毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)作為一種新的技術(shù)，在應(yīng)用過(guò)程中也出現(xiàn)了不少問(wèn)題。

2.3 毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

隨著毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，之前有一些影響裝修造型的問(wèn)題也已經(jīng)得到初步解決。如以前大多是采用直接澆筑于樓板之中的安裝方式，對(duì)裝修設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的局限性，即不能實(shí)施滿吊頂包飾。更有甚者，早期在上海北部的某樓盤中室內(nèi)結(jié)構(gòu)梁外露，嚴(yán)重影響美觀性。

隨著最新的毛細(xì)管網(wǎng)安裝技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已能夠直接鋪設(shè)在石膏板面層，網(wǎng)的安裝厚度 ＜5 mm，再抹上粉刷專用石膏（厚度通常為 15～20 mm）。一方面延續(xù)了設(shè)備可隱藏的特點(diǎn)；另一方面則有利于裝修設(shè)計(jì)，從而解決了不能吊頂?shù)倪@一難題。當(dāng)然，毛細(xì)管要求貼在平整的頂面上，多采用簡(jiǎn)約式的裝修風(fēng)格，不宜采用復(fù)雜的吊頂造型。但是目前配置毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)的室內(nèi)裝修中仍然存在著以下實(shí)際問(wèn)題：

(1) 新風(fēng)安裝問(wèn)題。考慮安裝在頂部設(shè)備位置對(duì)之前樓板內(nèi)安裝的頂輻射毛細(xì)管系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)影響，所以數(shù)年前凡采用毛細(xì)管頂輻射系統(tǒng)空調(diào)的項(xiàng)目，均采用地面新風(fēng)的方式，比之頂部安裝的新風(fēng)系統(tǒng)，其維修便捷、地面走管靈活等優(yōu)勢(shì)明顯。但是由此引發(fā)了使用上的一系列問(wèn)題，比較突出的就是：① 風(fēng)口潮濕及污染問(wèn)題。相較頂部出風(fēng)的新風(fēng)口，底部風(fēng)口處會(huì)更易接觸灰塵和潮濕環(huán)境，滋養(yǎng)更多的細(xì)菌、霉菌。② 送風(fēng)的二次污染問(wèn)題。從下部送風(fēng)，會(huì)將地面揚(yáng)塵吹至上部空間，影響室內(nèi)空氣的清潔度。研究證明：離地1～1.5 m 高的空氣層，是空中懸浮物包括甲醛存在較多的地帶，容易因地面送風(fēng)造成二次污染。

(2) 結(jié)露問(wèn)題。由于毛細(xì)管系統(tǒng)是作為冷暖輻射面鋪設(shè)在板材面，其輻射面是低溫輻射面，如果有濕熱空氣的涌入就會(huì)導(dǎo)致輻射面的結(jié)露，長(zhǎng)久的潮濕環(huán)境霉菌大量繁殖引發(fā)霉變，影響人體健康。目前能解決問(wèn)題的方法是不開啟外墻窗或者減小開啟時(shí)間。但是中國(guó)人的生活習(xí)慣是要經(jīng)常開窗透氣的，不開窗或少開窗的方案無(wú)法一勞永逸地解決問(wèn)題。目前市面上出現(xiàn)的負(fù)離子磚、負(fù)離子墻紙等新型材料，給提升毛細(xì)輻射系統(tǒng)空氣環(huán)境帶來(lái)了一種可能。

3 新型負(fù)離子材料

負(fù)離子是空氣中帶負(fù)電荷的離子總稱。由于帶負(fù)電的氧氣所占的比重最大，所以也被稱為負(fù)氧氣離子。空氣中的分子在高壓或強(qiáng)射線的作用下，電離所產(chǎn)生的自由電子被氧氣所俘獲，形成帶負(fù)電荷（電子帶負(fù)電荷）的氧氣離子，即低能量激發(fā)負(fù)氧離子。

負(fù)氧離子是通過(guò)呼吸道傳導(dǎo)進(jìn)入人體內(nèi)，可以提高人的肺活量。其通過(guò)加快呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)頻率，使呼吸系數(shù)增加。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，吸入負(fù)離子 30 min 后，肺吸收氧氣量增加 20%，排出二氧化碳量增加 14.5%。

負(fù)離子能主動(dòng)出擊，與空氣中灰塵顆粒、細(xì)菌病毒等結(jié)合沉降、滅活，其具有高效的活性特征，有較強(qiáng)的氧化還原作用，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜或細(xì)胞原生質(zhì)活性酶的活性，減少甲醛以及 PM 2.5 微顆粒對(duì)人體危害。負(fù)氧離子能和空氣中的粉塵通過(guò)正、負(fù)離子間相互作用，凝聚成團(tuán)沉降，達(dá)到改善空氣質(zhì)量的效果。其采用物理吸附沉降、電性中和沉降、化學(xué)反應(yīng)分解方式分別對(duì)煙霧、細(xì)菌生物的污染、甲醛有機(jī)揮發(fā)氣態(tài)污染物進(jìn)行凈化。負(fù)離子凈化原理見(jiàn)圖1。

圖1 負(fù)離子凈化原理

基于負(fù)離子材料的上述優(yōu)勢(shì)，所以其與毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)相結(jié)合應(yīng)用，恰好能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，解決目前結(jié)露、潮濕、污染等問(wèn)題。

負(fù)離子健康材料釋放負(fù)離子要求周邊的環(huán)境最佳溫度在23 ℃ 左右，而毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)的恒溫特點(diǎn)正好能夠與之匹配。負(fù)離子健康材料是以水分子為原料，相對(duì)濕度要求在 50%～70%，23 ℃、50% 濕度時(shí)，吸濕量為 76.6 g/m2；其在 23 ℃、75% 濕度時(shí)，吸濕量 83.4 g/m2。其與毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)合，恰巧又能解決毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)露以及新風(fēng)地送風(fēng)口潮濕等問(wèn)題。

綜上所述，如能將毛細(xì)管網(wǎng)輻射系統(tǒng)和負(fù)離子材料結(jié)合配置，利用氣體的彌漫性特點(diǎn)傳達(dá)到室內(nèi)空間每個(gè)角落，可避免死角的產(chǎn)生，達(dá)到健康生活的目的。目前某科研機(jī)構(gòu)已同生產(chǎn)商進(jìn)行合作，如能將上述理論應(yīng)用到實(shí)踐中，必將帶來(lái)健康環(huán)保人居品質(zhì)的飛躍與提升。

4 結(jié) 語(yǔ)

2019 年 7 月 15 日國(guó)務(wù)院印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)施健康中國(guó)行動(dòng)的意見(jiàn)》[國(guó)發(fā)〔2019〕13 號(hào)]；住宅和城鄉(xiāng)建設(shè)部已經(jīng)發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，并從 2019 年 10 月 1 日起正式實(shí)施。有此政策保障、規(guī)范，隨著發(fā)展綠色健康的建筑材料，倡導(dǎo)環(huán)境平衡、可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能減排降耗，提升人居健康性、舒適性目標(biāo)的深入開展，毛細(xì)管網(wǎng)輻射傳導(dǎo)系統(tǒng)將具有巨大推廣的應(yīng)用前景。