返回旧版首页

节能型供暖方式——地面辐射供暖

发布时间:2016年01月08日 09:46 来源:网络
摘要:

地面辐射供暖,长期以来,被一些人误认为只是环保、舒适、节省空间、寿命长、少维修,但不节能,理由是管路热能的损失与对流采暖一样,流速又比对流供暖快,虽然水温较低,热损失也照常大。这种说法是不妥当的,理由是: 1、从低温辐射供暖的原理看: 1.1低温热水地面辐射供暖是指以低温热水为热媒,通过被埋设在地板内的加热管或加热通道加热地面,以被加热的地表面作为散热面的一种采暖方式。

  地面辐射供暖,长期以来,被一些人误认为只是环保、舒适、节省空间、寿命长、少维修,但不节能,理由是管路热能的损失与对流采暖一样,流速又比对流供暖快,虽然水温较低,热损失也照常大。这种说法是不妥当的,理由是:


  1、从低温辐射供暖的原理看:


  1.1低温热水地面辐射供暖是指以低温热水为热媒,通过被埋设在地板内的加热管或加热通道加热地面,以被加热的地表面作为散热面的一种采暖方式。一般地表面的温度为30℃左右,它放射出8?13μm的远红外线,使人体皮肤2mm深处的“热点”传感器产生刺激,因而人体感到温暖。人体对热的感受和人们所处周围环境及人体的散热方式有关。


  人体和周围环境介质的热交换在平衡状态下,通过皮肤以辐射形式的散热量约为47%,以对流形式的散热量约28%、而以蒸发和肺部呼吸等的散热量约为35%。当人体的散热量和其产热量达到平衡时,一般人体体温可维持在37℃左右。


  由于人体换热量中约有50%是以辐射方式进行的,因此围护结构(墙、窗、地面等)内表面温度的高低,直接影响到人体的散热效果和人们的舒适感。人体的舒适程度可以用室内综合温度ts来衡量,ts的表达式如式1-1所示,


  ts=a·tn+b(MRT) 1-1


  式中:tn——室内空气温度,单位为℃;


  a、b—分别表示室温和平均辐射温度的加权系数,一般


  a=0.5?0.6, b=0.5-0.4;


  MRT——平均辐射温度,单位℃。


  平均辐射温度的定义是:用它作为围护结构内表面温度的平均值,来计算人体与该表面的换热,其结果与实际的辐射换热量相等。MRT的数学表达式如(1-2)式所示:


  MRT=ΣTij×φjs (1-2)


  j=1


  式中:Tij——围护结构第j个表面的内表面温度,单位为℃;


  φjs——第j个表面与人体间辐射换热的角系数、φjs的计算非常复杂。推荐一个通过实测有关数据,计算出MRT的方法,如:


  MRT=tg+0.247√v (tg-tn) (1-3)


  式中:tg——黑球温度,单位为℃;


  v——室内空气的流速,单位为m/s。


  黑球温度tg可以由放置在直径为130mm的中空、外表面涂黑、上部开有小孔的铜球中的温度计读出,黑球温度反映出辐射换热对室温的影响。如果能够测出黑球温度tg,室温tn和空气的流速v,则可以由式(1-3)很方便的计算出MRT值。当建筑层高低于4m时,也可以近似地采用下式计算:


  MRT=ΣTij×Aj/ΣAj (1-4)


  j=1 j=1


  式中Aj—第j个内表面面积,单位为m2;其它符号同前。


  1.2辐射供暖的特点是节能和舒适


  1.2.1低温地面辐射供暖节能效果显著


  根据上述的理论分析可知,低温地面辐射供暖的室内设计温度较常规的以对流为主的散热器供暖可以降低1?3℃,仍然会得到同样的舒适效果。这是因为采用辐射采暖时,式1-1中的a、b基本相等(a=b=0.5),采用辐射供暖房间的MRT一般比室温tn高1?3℃,所以虽然其室内温度降低,但室内综合温度ts仍不变。


  有关资料指出,室内设计温度每降低1℃可节约燃料10%,如按天津第二期节能目标,每个采暖期平均煤耗11.8kg/m2(冬季采暖期室外平均气温为-1.2℃,室内平均温度为16℃)计算,当室温降低1-3℃时,节约的燃料可达7%~10%。由此可知,地面辐射供暖不仅给人们以舒适的环境,同时其节能效果也十分可观。


  1.2.2辐射供暖室内温度分布均匀、卫生、舒适。


  根据卫生要求,人长期停留在房间地表面温度不高于28℃,室内垂直方向距地面不同高度的温度分布不同,是采用地面辐射供暖时室温在室内垂直方向的变化规律,地表面温度接近30℃,垂直温度开始降低,在人的呼吸地带达到室内设计温度。距地面30cm垂直方向的温度变化不大。


  采用常规的以对流散热为主的散热器采暖时,要想满足人们呼吸地带达到室内设计温度,则室内上部空气的温度必然远远高于下面。而采用地面辐射供暖时,辐射供暖地面的温度高于空间温度,使人有“足热头寒”的舒适感,可以改善人体血液循环,促进新陈代谢。并且由于上部空间温度低,因而大大地减少了上部空间向外的无益热损失。


  另外由于辐射供暖主要是以辐射散热为主,室内空气流动较小,避免了灰尘的飞扬,有利于室内环境清洁。居住在地面辐射供暖房间的人们,患腰酸腿痛和慢性哮喘病的减少了,特别对老年人及儿童更有利。由脑电磁波测试得知,“足热头寒”的环境有利于增强记忆力、提高学习和工作效率。


  2、对流供暖要求暖气片在室内供水温度70?90℃ ,地暖要求地面供温在25?32℃,就是埋在地面下加热管的温度也不能超出60℃,在同样集中供暖的管路系统热损失应该一样,而流速快,只不过让热水在管路中的损失更少。从热源的产生,热媒的传输到热的交换全是低温状态(40?60℃)进行,低温燃料消耗少,低温传输热损耗小,低温结垢少,热效率高、自然节能。


  3、地面辐射供暖中的辐射散热量占总散热量50?60%,其余是对流和传导散热。


  利用低温热水地面辐射供暖向室内供暖时,热量主要以辐射方式传送,这种传送方式直接迅速,热量无需通过任何介质便可传给供暖对象,减少了中间环节,降低了传热成本,提供了热效率。因此地暖可以用较低的室内设计温度便得到以较高室内设计温度的对流散热采暖相当的供暖效果。室内设计温度的降低,意味着室内供暖热负荷的降低,亦即节省了采暖能耗,节约了能源。地面供暖使室内温度提高到16?20℃,已能保证你舒适可行。而使用传统的暖气系统达到同样效果,室内温度必须达到18?22℃,每升高一度,就会多耗费7?10%的燃料。


  4、地面辐射供暖单户自成系统,只需在分水器处加装热计量装置,即可实现分户热计量,适应了供热方式的变革,可按需供求,实现行为节能。


  5、可节约高质能,低温热水地板辐射供暖所需水温低,可利用地热、废气、废热、太阳能等可再生能源和低品位能源,节约了高质能。


  6、发热电缆低温辐射供暖系统是以电力为能源,以发热电缆为发热体,将电能97%以上转换为热能,并以建筑物内部地面作为散热面,能将高质能尽最大可能的利用到地面供暖中,热效率高。能够利用温控器控制电源,控制室内温度,做到最大可能行为节能,充分利用高质能,节省每一度电,不至于像机关中央空调那样,有人没人都得开着空调,甚至因为一个人办公,也要全面开放,极大浪费高质能。


  7、发热电缆系统节约能源,还在于智能化控制。与其他传统供暖方式相比,该系统的温度调节装置具有独特优势,当建筑物夜间或白天无人活动时,可适当降低温度或关闭某一房间的电源,以达到行为节能。


  8、由于垂直温度分布的差别,有效区域内相同温度时,平均温度最低;由于可减少人体辐射散热,与对流供暖方式相比,可取得2?4℃的等效舒适温度。


  9、低温热水地面辐射供暖节能优势:


  9.1低温,从热源的产生,热媒的传递到热的交换全是低温状态下(40?60℃)进行。低温会使燃料消耗少,低温传输热损耗小,低温结垢少,热效率高,是自然节能。


  9.2从地面开始,热量自下而上,符合热交换规律。同样的散热条件下,同样的人们居住活动空间,地暖的温度要比其他供暖方式高2?3℃。


  9.3辐射是不同于传导、对流的传热形式。辐射是通过热效应产生的远红外线发射来完成热能的传递,也即热辐射。因此,低温热水地面辐射供暖较之其他供暖方式可节能30?40%。


  9.4地面辐射供暖的分室温度控制,要求环路设计,按房间单独布置,分集水器上每个支路设流量调节阀,使每个房间都能达到设计所需流量,从而避免了管长一致,导致流量一致,以及超出设计流量造成的过热浪费现象。


  采用自动分室温度控制以后,温控系统能自动关断环路,减少热量浪费,预计节能10%左右。


  9.5实现分室温度控制,均由温控器自动完成。温度的设定、调节非常方便,不像现在大都用暖气片的集中供暖,天冷了,该来气来不了;春天天暖和了,该停气停不了。冬季室外温度偏高了,室内该调低温度调不了;室外温度低了,室内暖气温度也上不去。不能按用户、气候、舒适与否进行调节室温,既浪费了能源又不舒适;既不能调节室温,又不能分户计量,当然也不会节能。地暖智能化、分户计量、自动调温节能是暖气片不易达到的。


  9.6水系统地面辐射供暖所需热源多元化,可以利用集中供热,小型锅炉,电厂余热及天然气、煤气壁挂炉,电壁挂炉及水源热泵及土壤热泵、太阳能、地热温泉水等。除了集中供热以外,所需管路不长,管路热损失小,能节能。


  9.7热源如果采用集中供热或小锅炉,起始供水温度只要70℃左右即可。较之暖气片对流采暖的起始温度需100℃左右低20?30℃,耗煤量自然会少,节省能源。


  9.8地暖具有30?50mm厚的添充层,大都用C15以上的豆石混凝土,热容量大、热稳定性好,尤其是间歇供暖情况下室温变化缓慢,即使关断热水阀门或降低供水温度,添充层蓄热量能使室温可保持6小时左右。白天出去,下午回来,室内仍有余温。相比之下,对流暖气片供暖就不可能,一旦关闭暖气阀门或停气1?2小时后,等不及上班回家,室温会很快降下来。实践证明还是地暖保温、节能。


  9.9地暖热舒适性好、不干燥、不起尘、不污染室内环境,也是节能效果所致。这一点是暖气片供暖无可比拟的。


  9.10建筑围护结构的节能只是为建筑节能创造了条件,而地面辐射供暖系统节能才是落实节能的关键。因此,发展地面辐射供暖是供暖系统节能的方向。



hackIE

新闻排列

推荐课程

更多>

BIM智库通

更多>

解决方案

更多>

BIM书籍

更多>

BIM软硬件

BIM平台

网站合作联系方式:admin@chinabim.com,咨询热线:400-710-1358

CopyRight(C) 2008-2016中国BIM网(www.chinabim.com). All Rights Reserved.

可信网站身份验证