基于地板輻射與地膜輻射供熱方式

王 盈

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,哈爾濱 150010)

我國(guó)未來(lái)所面臨的首要問(wèn)題就是能源短缺問(wèn)題。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),我國(guó) 2001年的建筑物使用能耗為1.76億t標(biāo)準(zhǔn)煤,占全國(guó)商品能源消費(fèi)總量的 13%,其中以采暖能耗為最大。建筑能耗愈來(lái)愈大,對(duì)舒適性、建筑節(jié)能、建筑合理用能的要求也越來(lái)越高更高,節(jié)約能源對(duì)我國(guó)這個(gè)人口超級(jí)大國(guó)來(lái)說(shuō)是個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。在這一背景下,隨著對(duì)建設(shè)部建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和 2010年規(guī)劃的推行和深化,因分戶(hù)計(jì)量技術(shù)具有節(jié)約能源、提高住戶(hù)用熱舒適度的優(yōu)點(diǎn)已在全國(guó)范圍內(nèi)得到了廣泛的重視和應(yīng)用,根據(jù)發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)驗(yàn),采用分戶(hù)計(jì)量后可節(jié)約能源 20%左右。而地?zé)岵膳鳛樽钸m合按用熱量分戶(hù)計(jì)量收費(fèi)的供熱方式,經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)踐和不斷完善,已日趨成熟。國(guó)內(nèi)地?zé)岵膳男问接?2種:①集中供熱,通過(guò)對(duì)地面熱水循環(huán)達(dá)到室內(nèi)取暖的效果;②直接通過(guò)電能,轉(zhuǎn)化熱能在地面散熱取暖的方式。地?zé)岵膳到y(tǒng)雖然初投資較高,但使用壽命長(zhǎng),運(yùn)行費(fèi)用低,可節(jié)約能源,隨著技術(shù)的日趨成熟、市場(chǎng)的擴(kuò)大,其造價(jià)也將逐步降低。近幾年,在全國(guó)各大城市的部分中高檔樓盤(pán)中,地?zé)岵膳驯灰恍潜P(pán)所采用,逐漸取代了傳統(tǒng)的供暖方式,人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到其優(yōu)越性,它將為更多的人們帶來(lái)舒適的居住空間。

1 地板輻射供暖的節(jié)能特性

地板輻射供暖的節(jié)能特性主要體現(xiàn)在 6個(gè)方面:①垂直分布均勻,降低了房間上方的溫度,減少了無(wú)效熱損失,由于房間內(nèi)無(wú)明顯高溫區(qū),使熱舒適性有所提高;②輻射換熱比例大,相同熱舒適度下,房間設(shè)計(jì)溫度可降低 2℃～3℃,減少了室內(nèi)外對(duì)流換熱損失;③二次系統(tǒng)供回水溫度低(一般定為 60℃/50℃),減少了熱媒輸送途中的熱損失;④潔凈舒適。大多數(shù)建筑物采用地面輻射供暖后不僅節(jié)約了 1%～3%的使用面積,且節(jié)省了相當(dāng)可觀(guān)的裝飾遮蔽散熱器、管道所花費(fèi)用,房間整齊,便于裝修。⑤由于增加了 40～60mm細(xì)石混凝土層,提高樓板的隔聲量約35 d B。⑥可節(jié)省絕大部分室內(nèi)地溝的投資,減少了令人生厭的地溝口,使結(jié)構(gòu)更易處理。

2 低溫?zé)崴匕遢椛洳膳奶匦?/h2>

對(duì)于住宅分戶(hù)熱計(jì)量系統(tǒng)可在戶(hù)外樓梯間設(shè)置共用立管,為了滿(mǎn)足調(diào)節(jié)的需要,共用立管應(yīng)為雙管制式。每戶(hù)從共用立管上單獨(dú)引出供回水管,戶(hù)內(nèi)采用地板輻射采暖系統(tǒng),室內(nèi)的供回水管為雙管制式,只需在每戶(hù)的分水器前安裝熱量表,就可實(shí)現(xiàn)分戶(hù)計(jì)量。如在每個(gè)房間的支環(huán)路上設(shè)置恒溫閥,便可實(shí)現(xiàn)分室控溫。每戶(hù)形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的循環(huán)環(huán)路。

低溫地板輻射采暖能夠與集中供熱相適應(yīng),是適應(yīng)集中供熱熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的采暖方式,有利于實(shí)現(xiàn)低品位能源的充分有效利用。例如:某供熱管網(wǎng)在室外設(shè)計(jì)計(jì)算溫度條件下的設(shè)計(jì)供回水溫度為 125℃/65℃,在同樣室溫要求的條件下進(jìn)行供熱調(diào)節(jié),11月份供回水溫度為 84℃/56℃,1月份供回水溫度為 103℃/58℃,3月份供回水溫度為 98℃/55℃,熱網(wǎng)在采暖初期及末期所能提供的回水溫度最高為 50℃?！恫膳L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 G B 50019—2003》規(guī)定,采用室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管及熱空氣幕采暖系統(tǒng)的最低送風(fēng)溫度為 35℃,否則冬季吹至皮膚會(huì)有偏涼感,由此可見(jiàn),若按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選型,在供暖初期及末期,對(duì)于室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管及熱空氣幕采暖系統(tǒng),供回水溫差將達(dá)不到預(yù)定值,送風(fēng)溫度會(huì)低于設(shè)計(jì)值,只能在送風(fēng)設(shè)備選型時(shí)需適當(dāng)增大設(shè)備容量。而地板輻射采暖系統(tǒng),目前設(shè)計(jì)溫度一般為 60℃/50℃,根據(jù)國(guó)際公認(rèn)的 2307730標(biāo)準(zhǔn),輻射表面溫度需大于等于 19℃,當(dāng)供回水平均溫度 35℃,地板表面溫度可達(dá) 20.77℃,相應(yīng)室內(nèi)實(shí)感溫度為16.82℃。由于輻射采暖具有較為合理的縱向溫度場(chǎng)及平面分布,因此對(duì)于熱網(wǎng)在采暖初期及末期所能提供的最高50℃回水溫度,及不足 8℃～10℃的溫差,仍可基本滿(mǎn)足室內(nèi)溫度的分布要求,不會(huì)使人感到不適,因此地板輻射采暖的溫度要求較其它形式采暖系統(tǒng)更適應(yīng)城市熱網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行工況,為城市低品位能源的利用提供了新途徑。

地板輻射采暖系統(tǒng)方便于分戶(hù)熱計(jì)量和控制,具有能夠適應(yīng)分戶(hù)計(jì)量的趨勢(shì)。地板輻射采暖系統(tǒng)室內(nèi)的供回水管為雙管制式,只需在每戶(hù)的分水器前安裝熱量表,就可實(shí)現(xiàn)分戶(hù)計(jì)量。如在每個(gè)房間的支環(huán)路上設(shè)置恒溫閥,便可實(shí)現(xiàn)分室控溫,用戶(hù)還可采用自動(dòng)溫控裝置,自行控制室溫。地板輻射采暖系統(tǒng)能夠降低能源消耗,可應(yīng)用在目前大量出現(xiàn)的底層帶有商服、會(huì)所的住宅小區(qū)。

低溫地板輻射采暖系統(tǒng)使用較多的管材是交聯(lián)聚乙烯管,這種管材具有耐腐蝕、抗老化、成本低、地下無(wú)接口、不易結(jié)垢、水阻力及膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。采用交聯(lián)管可以滿(mǎn)足技術(shù)要求,不需使用價(jià)格更高的管材,這能使系統(tǒng)造價(jià)大為降低。復(fù)合管道在墊層內(nèi)無(wú)接頭,系統(tǒng)更安全可靠;低溫地板輻射采暖系統(tǒng)熱媒溫度低,溫差小,使交聯(lián)聚乙烯管材的使用壽命更有保證。

綜合各設(shè)計(jì)及使用部門(mén)的經(jīng)驗(yàn),低溫?zé)崴孛孑椛洳膳咝Ч?jié)能。采暖管內(nèi)外表面光滑,水阻力小,熱效率高,熱穩(wěn)定性好,儲(chǔ)存熱量時(shí)間長(zhǎng);而且 18℃的設(shè)置就可以達(dá)到傳統(tǒng)采暖方式 21℃的采暖效果。節(jié)能 30%～40%。使用壽命長(zhǎng)。一般為50～90a,安全可靠,運(yùn)行管理工作量少,所需運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。熱容量大,熱惰性大,在間歇供暖的條件下,室內(nèi)溫度較穩(wěn)定。

在全國(guó)范圍內(nèi)推廣低溫地板輻射分戶(hù)熱計(jì)量采暖系統(tǒng)是大勢(shì)所趨,但目前還有許多問(wèn)題尚待解決。首先是實(shí)現(xiàn)計(jì)量收費(fèi)改革后,集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)和控制技術(shù)還沒(méi)有解決。計(jì)量收費(fèi)后,用戶(hù)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)供熱量,供熱系統(tǒng)由定流量運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞髁窟\(yùn)行的方式,系統(tǒng)的供熱參數(shù)、控制模式將發(fā)生本質(zhì)的變化。但是,目前缺乏實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)的理論分析。

其次是熱費(fèi)計(jì)量還沒(méi)有一個(gè)明確的理論計(jì)算方法。目前國(guó)內(nèi)對(duì)熱費(fèi)的構(gòu)成因素和各因素的比例范圍還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定,不同戶(hù)型、不同朝向、不同樓層的熱費(fèi)修正系數(shù),還沒(méi)有一個(gè)明確的研究成果,不能給各地政府制定政策提供可靠的依據(jù)。

第三方面是系統(tǒng)改造和增加設(shè)備的費(fèi)用問(wèn)題。例如:熱計(jì)量系統(tǒng)使用的熱計(jì)量表和分配表費(fèi)用居高不下,對(duì)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商和用戶(hù)是一個(gè)較大負(fù)擔(dān)。為了降低系統(tǒng)造價(jià)和管理費(fèi)用,可以采用:①提高供熱自動(dòng)化控制水平;②增加大型供熱機(jī)組的比重;③快速發(fā)展城市熱、電、冷聯(lián)產(chǎn);④發(fā)展多熱源聯(lián)網(wǎng);⑤推廣循環(huán)流化床鍋爐;⑥大力推廣鍋爐節(jié)能技術(shù);⑦城市供熱引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制;⑧使用潔凈燃料;⑨開(kāi)發(fā)、利用供熱新能源、新技術(shù),例如地?zé)崮?、垃圾燃燒等新能源、核能供熱技術(shù)、熱泵供熱技術(shù)等。

3 低溫輻射電熱地膜供暖系統(tǒng)的特性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高,以及我國(guó)電力事業(yè)的迅猛發(fā)展,低溫輻射電熱地膜供暖作為城市供暖的一種有益的補(bǔ)充被逐漸推廣。低溫輻射電熱地膜是一種通電后能發(fā)熱的半透明聚酯薄膜,由可導(dǎo)電的特制油墨、金屬載流條經(jīng)加工、熱壓在絕緣聚酯薄膜間制成。低溫輻射電熱地膜供暖系統(tǒng)是以電力為能源,以電熱膜為發(fā)熱體,產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線(xiàn),通電后以電熱膜為發(fā)熱體,將熱量以遠(yuǎn)紅外線(xiàn)輻射的形式送入空間,利用建筑內(nèi)部的地面、墻面及家具等密實(shí)物體存有遠(yuǎn)紅外線(xiàn)原理,相互作用產(chǎn)生熱量。它具有耐高壓、耐潮濕、承受溫度范圍廣、高韌度、低收縮率、運(yùn)行安全、便于儲(chǔ)運(yùn)等優(yōu)良性能。

與傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)以對(duì)流方式進(jìn)行熱量傳遞相比,電熱膜將大部分熱量以輻射的方式送入房間,它不單純加熱空氣,而是首先使室內(nèi)的地面、墻壁、家具等密實(shí)物體被加熱,然后由這些物體散發(fā)熱量來(lái)均勻地提高室內(nèi)溫度,室內(nèi)裝有溫控器,溫度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)和控制。電熱地膜技術(shù)的分戶(hù)控制,使每戶(hù)所用能源單獨(dú)計(jì)量、單獨(dú)控制,使取暖費(fèi)用收繳不再成為難題。

在節(jié)能建筑中,電熱地膜技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用較低,具有良好的節(jié)能效果,具體表現(xiàn)在:

1)效率節(jié)能:電熱地膜技術(shù)具有極高的電熱轉(zhuǎn)換率,無(wú)機(jī)械能損失,效率接近 100%。

2)智控節(jié)能:電熱地膜在溫控器控制下工作,在居民設(shè)定的溫度下,溫度超出自動(dòng)斷電,過(guò)低自動(dòng)開(kāi)啟,決不會(huì)造成開(kāi)窗開(kāi)門(mén)熱量損失的局面。

3)行為節(jié)能:由居民自行控制各房間的室溫高低和關(guān)停,特別是間斷式住人的房間,均可行為調(diào)節(jié)。

4)可采用谷電時(shí)用電的運(yùn)行方式,享受電價(jià) 5折的優(yōu)惠政策,節(jié)省支出,使用戶(hù)更省錢(qián)。

5)由于我省電力充足,高峰用電量與夜間低谷用電量相差懸殊(哈爾濱市區(qū)的峰谷差為:190～130萬(wàn)k W·h,谷差60萬(wàn) k W·h),造成夜間電力浪費(fèi)。電熱地膜技術(shù)主要消耗夜間低谷電量,有利于電力調(diào)峰,提高電力的利用效率,可充分利用低谷電量,不但可以為國(guó)家增加低谷電力收入,而且也可以降低發(fā)電成本,平抑電價(jià),節(jié)約能源,符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的要求。電熱地膜技術(shù)大量耗電在晚上谷電時(shí)分,適量采用谷電采暖不僅不加重電網(wǎng)負(fù)擔(dān),反而起到削峰填谷的調(diào)節(jié)作用,大量使用低谷電采暖,平衡國(guó)家電網(wǎng),利國(guó)利民。見(jiàn)表 1、表 2。

低溫輻射電熱地膜供暖在民用建筑中高層和多層住宅樓房采暖應(yīng)用的很廣,例如黑龍江省蘭西縣蘭電住宅小區(qū)、通河縣林業(yè)局住宅小區(qū)、山東省濱州交運(yùn)花園小區(qū)、河北省廊坊人民銀行住宅樓;黑龍江生物科技職業(yè)學(xué)院的學(xué)生宿舍、食堂、圖書(shū)館采暖;黑龍江省蘭西電業(yè)局辦公樓、通河林業(yè)局辦公樓、方正檢察院辦公樓。

表1 省電網(wǎng)電采暖用電電價(jià)表 元/k W·h

表2 區(qū)域鍋爐房與電熱膜地膜供暖方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

4 結(jié) 論

預(yù)計(jì)今后10a,供熱企業(yè)將實(shí)現(xiàn)由粗放型向質(zhì)量、效益型的轉(zhuǎn)變,低溫地板輻射采暖是一種最適合分戶(hù)計(jì)量收費(fèi),能夠節(jié)約能源的供熱方式。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,功能完善,為企業(yè)的管理運(yùn)營(yíng)發(fā)揮了巨大的作用,有一定的使用和推廣價(jià)值。我國(guó)的地域差異及生活習(xí)慣的特殊性要求各熱用戶(hù)合理地選擇地?zé)岵膳男问?最大限度地節(jié)約能源。

[1] 中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究院.G B 50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2003.

[2] 北京市煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院.G J J 34-2002城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[3] 陸耀慶.供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[R].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1978:367-451.

[4] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[R].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1993:243-257.

[5] 賀平,孫剛.供熱工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000. [6] 王宇清.供熱工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:202-210.

[7] 張子慧.熱工測(cè)量與自控[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1996:189-203.

[8] 任先明.淺談住宅樓集中供熱分戶(hù)計(jì)量控制系統(tǒng)[J].山西建筑,2000,7:46.

[9] 蘭慶樓.配合分戶(hù)計(jì)量分戶(hù)控制的換熱站調(diào)節(jié)系統(tǒng)的節(jié)能改造[J].節(jié)能,2004,12:32.