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【科普】毛细管生态空调的原理与应用

来源: 时间:2024-08-15 14:07:44 浏览次数:

1. 人体恒温机制

所有恒温动物,包括人类在内,都通过一层富含毛细血管的表皮来调节体温。当人体表面温度高于环境温度时,人体的热量可以通过两种方式释放到外界:一种是通过热射线直接辐射出去,这叫做辐射散热;另一种是通过体表周围的冷空气带走热量,这叫做对流散热。人体表面的温度变化依赖于皮肤与环境之间的温差,而这种温度可以通过调节皮肤血液流量来实现。

当环境温度较高时,皮肤的血管扩张,血流增加,从而提升散热;当环境温度较低时,血管收缩,血流减少,以减少热量散失。即,毛细血管在调节体温中扮演了均衡血液分配和温度调节的关键角色。

、2. 毛细管生态空调的原理

1985年,德国科学家Donald Herbs基于“人体恒温”原理发明了毛细管生态空调系统。这种系统是一种特殊的辐射供冷供暖系统,通常由热泵主机模块、毛细管辐射末端模块和调湿新风模块组成,通过水作为媒介进行热量传递,以辐射方式调节室内温度。

与传统空调系统不同的是,毛细管生态空调采用了温湿度独立控制技术。系统分为显热处理和湿度处理两部分,能够分别调控温度和湿度,从而避免了传统空调中温湿度联合处理带来的效率损失,能够适应室内温湿度的变化。

在毛细管空调系统中,热泵主机提供冷热源,而温度通过毛细管中的冷/热水辐射来调节。毛细管由直径4.3mm、厚度0.8mm的PPR材质制成,并按10mm-30mm的间隔排列,隐藏在室内的顶面、地面或墙面内,作为散冷散热器(因此有时被称为“隐形空调”)。湿度则由调湿新风系统进行调节,新风从地面送入,顶面排出,增强了舒适度。

在冬季,毛细管辐射供暖的进水温度约32℃,回水温度约30℃,能将室温保持在20℃±2℃;而在夏季,毛细管辐射供冷的进水温度约17℃,回水温度约19℃,辅以新风除湿系统,可以将室温保持在26℃±2℃。

在制冷或采暖的过程中,毛细管内的冷热水流速与人体血液流速相似,使得围护结构表面能够迅速调整温度,从而快速消除冷负荷或达到采暖要求。

该系统的辐射换热比例约为60%,对流换热比例约为40%,这种设计与自然界物体间的热平衡规律和人体的热感体验相一致,使得人体感到非常舒适。与传统空调不同的是,毛细管生态空调不会带来强风和干燥感,体感温度比实际室温高2℃-3℃。

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