毛细管网辐射传导系统与新型负离子材料互补结合技术初探

宓国彦，殷晶晶（上海中建东孚投资发展有限公司，上海 200125）

随着居住条件的持续改善，国人对居住的要求已从最初的纯粹追求空间舒适感走向追求更为健康环保的人居环境，传统室内装修材料、设施设备已无法满足发展的新要求。当前日新月异的前沿科技技术给建材领域注入了新鲜血液和活力。

1 传统空调和地暖系统的弊端

传统精装房，中央空调/分体空调+地暖温控模式已经普及多年。该组合配置的出现解决了夏天降温、冬天取暖的需求，在一定程度上提高了生活品质。但是随着技术的发展及人们生活水平的提高，这种组合配置的弊端越来越体现出来。

1.1 传统空调存在问题

(1) 传导不均匀，尤其正对制冷送风口容易导致寒气入侵人体。

(2) 盘管容易滋生细菌。

(3) 风管影响装修吊顶高度，容易产生压抑感。

(4) 送风口、回风口以及检修孔影响装饰面美观。

1.2 传统地暖存在问题

地暖采暖系统虽然解决了传导不均匀的问题，但对地面的完成装饰面仍然造成极大的影响。无论是各种传统地面装修材料还是地暖专用地板，实质上仍存在着受温度影响而极易产生变形这一技术瓶颈，目前还无法从根本上解决这一问题和隐患。

近期受到地产调控、控制装修成本、项目建造标准降标等影响，大多配置总厚度 12 mm 以下的实木复合地板（表皮实木厚度 0.6～1.2 mm），甚至降标为强化复合地板。价格的控制使得配置低级环保标准材料的机率大幅提高，甚至无法达到 E 1 级别。而甲醛在温度 ＞19 ℃ 后容易挥发。据统计当温度 ＞19 ℃ 后，室内温度每上升 1 K ，甲醛挥发速度就上升 0.4 倍。在地暖加热后，使得低级环保标准材料中的甲醛容易挥发出来，影响和危害人体的健康。

2 毛细管网辐射传导系统应用

基于传统的空调+地暖温控模式存在的弊端，20 世纪80 年代，德国发明了毛细辐射传导系统。我国在 21 世纪初引入此技术，目前毛细管网辐射传导系统在国内已经有十多年的发展应用，此项技术已日益完善成熟，目前在金茂、朗诗、葛洲坝开发的项目中得到普遍使用。

2.1 毛细管舒适系统原理

毛细管网辐射传导系统是空调系统的冷暖末端。它创造了一种革命性的节能空调系统，是德国科学家根据人体仿生学原理发明的。一旦形成辐射面后可与其他非采暖表面发生热量的辐射换热，辐射过程的持续发生能不断调节环境物品表面温度，就像皮肤中的毛细血管一样柔和地调节室内温度，从而满足人体高舒适度要求。

2.2 毛细管网辐射传导系统技术优势

毛细管网辐射传导系统可根据周围环境自动调整环境的换热量，利用充满水的毛细管进行换热，类似于自然界植物的叶脉和人体皮肤下的血管，由外径为 3.5～5.0 mm（壁厚0.9 mm 左右）的毛细管和外径为 20 mm（壁厚 2 mm）的供回水主管构成毛细管席。其宽度范围 600～1 200 mm，长度范围 1～12 m，具体尺寸可根据安装需要定制，且安装方式灵活，管子和席子之间通过热熔或快速接头连接。毛细管材质为聚丙烯材料，使用寿命 50 年左右。

其热、冷辐射表面基本没有温度差别，并且与人体和空间的热交换主要是辐射的形式进行。这一静态制冷及自然温暖的环境使人体感到非常舒适，身体感到的温度比室温低2～3 K。这一点可以额外地达到节能的目的。高低温差辐射方式的特点是采暖和制冷的效率高于空气对流，其辐射传热形式无其他传热形式引起的空气对流所造成的不适感。系统的自身工作原理可以使系统具有很好的温度自动调节性能，加上完善的外维护结构体系，建筑物构成一个蓄热体，系统完全保证室内恒温。但是毛细管网辐射传导系统作为一种新的技术，在应用过程中也出现了不少问题。

2.3 毛细管网辐射传导系统存在的问题

随着毛细管网辐射传导系统技术的发展，之前有一些影响装修造型的问题也已经得到初步解决。如以前大多是采用直接浇筑于楼板之中的安装方式，对装修设计带来一定的局限性，即不能实施满吊顶包饰。更有甚者，早期在上海北部的某楼盘中室内结构梁外露，严重影响美观性。

随着最新的毛细管网安装技术的发展，现在已能够直接铺设在石膏板面层，网的安装厚度 ＜5 mm，再抹上粉刷专用石膏（厚度通常为 15～20 mm）。一方面延续了设备可隐藏的特点；另一方面则有利于装修设计，从而解决了不能吊顶的这一难题。当然，毛细管要求贴在平整的顶面上，多采用简约式的装修风格，不宜采用复杂的吊顶造型。但是目前配置毛细管网辐射传导系统的室内装修中仍然存在着以下实际问题：

(1) 新风安装问题。考虑安装在顶部设备位置对之前楼板内安装的顶辐射毛细管系统会带来影响，所以数年前凡采用毛细管顶辐射系统空调的项目，均采用地面新风的方式，比之顶部安装的新风系统，其维修便捷、地面走管灵活等优势明显。但是由此引发了使用上的一系列问题，比较突出的就是：① 风口潮湿及污染问题。相较顶部出风的新风口，底部风口处会更易接触灰尘和潮湿环境，滋养更多的细菌、霉菌。② 送风的二次污染问题。从下部送风，会将地面扬尘吹至上部空间，影响室内空气的清洁度。研究证明：离地1～1.5 m 高的空气层，是空中悬浮物包括甲醛存在较多的地带，容易因地面送风造成二次污染。

(2) 结露问题。由于毛细管系统是作为冷暖辐射面铺设在板材面，其辐射面是低温辐射面，如果有湿热空气的涌入就会导致辐射面的结露，长久的潮湿环境霉菌大量繁殖引发霉变，影响人体健康。目前能解决问题的方法是不开启外墙窗或者减小开启时间。但是中国人的生活习惯是要经常开窗透气的，不开窗或少开窗的方案无法一劳永逸地解决问题。目前市面上出现的负离子砖、负离子墙纸等新型材料，给提升毛细辐射系统空气环境带来了一种可能。

3 新型负离子材料

负离子是空气中带负电荷的离子总称。由于带负电的氧气所占的比重最大，所以也被称为负氧气离子。空气中的分子在高压或强射线的作用下，电离所产生的自由电子被氧气所俘获，形成带负电荷（电子带负电荷）的氧气离子，即低能量激发负氧离子。

负氧离子是通过呼吸道传导进入人体内，可以提高人的肺活量。其通过加快呼吸道纤毛运动频率，使呼吸系数增加。相关实验证明，吸入负离子 30 min 后，肺吸收氧气量增加 20%，排出二氧化碳量增加 14.5%。

负离子能主动出击，与空气中灰尘颗粒、细菌病毒等结合沉降、灭活，其具有高效的活性特征，有较强的氧化还原作用，能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，减少甲醛以及 PM 2.5 微颗粒对人体危害。负氧离子能和空气中的粉尘通过正、负离子间相互作用，凝聚成团沉降，达到改善空气质量的效果。其采用物理吸附沉降、电性中和沉降、化学反应分解方式分别对烟雾、细菌生物的污染、甲醛有机挥发气态污染物进行净化。负离子净化原理见图1。

图1 负离子净化原理

基于负离子材料的上述优势，所以其与毛细管网辐射传导系统相结合应用，恰好能够优势互补，解决目前结露、潮湿、污染等问题。

负离子健康材料释放负离子要求周边的环境最佳温度在23 ℃ 左右，而毛细管网辐射传导系统的恒温特点正好能够与之匹配。负离子健康材料是以水分子为原料，相对湿度要求在 50%～70%，23 ℃、50% 湿度时，吸湿量为 76.6 g/m2；其在 23 ℃、75% 湿度时，吸湿量 83.4 g/m2。其与毛细管网辐射传导系统结合，恰巧又能解决毛细管网辐射传导系统的结露以及新风地送风口潮湿等问题。

综上所述，如能将毛细管网辐射系统和负离子材料结合配置，利用气体的弥漫性特点传达到室内空间每个角落，可避免死角的产生，达到健康生活的目的。目前某科研机构已同生产商进行合作，如能将上述理论应用到实践中，必将带来健康环保人居品质的飞跃与提升。

4 结 语

2019 年 7 月 15 日国务院印发了《国务院关于实施健康中国行动的意见》[国发〔2019〕13 号]；住宅和城乡建设部已经发布了行业标准《公共建筑室内空气质量控制设计标准》，并从 2019 年 10 月 1 日起正式实施。有此政策保障、规范，随着发展绿色健康的建筑材料，倡导环境平衡、可持续发展，节能减排降耗，提升人居健康性、舒适性目标的深入开展，毛细管网辐射传导系统将具有巨大推广的应用前景。