高大空間建筑采暖方式的選擇分析

韓云　肖妙　唐懷林

摘要：對高大空間建筑的常用的采暖方式的優(yōu)缺點和適用條件進行闡述，并對建設單位和設計人員在選擇和分析高大空間采暖方案上提供相關的建議，以供參考。

關鍵詞：

高大空間建筑；熱負荷特點；采暖方式

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）17019602

1引言

隨著新時代中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對建筑功能的要求逐漸由原來的注重經(jīng)濟適用向追求品質(zhì)轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)越來越多的高大空間建筑，給人以舒暢輕松和大氣的感覺，與此同時，高大空間的普及給暖通空調(diào)專業(yè)的設計安裝提出了更高的要求，設計師要根據(jù)工程的不同特點提供適合建筑自身的暖通設計方案。

2高大空間建筑

高大空間建筑，顧名思義就是層高較高，空間較大。高大空間建筑有其建筑自身的特點，是指層高大于5米，體積大于1萬立方米的建筑。高大建筑主要應用在民用的公共建筑和工業(yè)建筑當中，其中民用建筑主要有商業(yè)用房、影院、體育場、音樂廳和展覽館等建筑，工業(yè)建筑主要由工業(yè)工藝確定層高。高大空間往往功能也比較復雜對暖通專業(yè)而言，主要的關注點在于高大空間建筑的熱負荷特性。由于高大空間層高比較高，空間比較廣，煙囪效應比較明顯，造成垂直方向形成特別大的溫度梯度，熱量集中往頂棚聚集，而工作區(qū)卻達不到設計要求，另外高大空間一般面積較大，內(nèi)外區(qū)熱負荷相差也較大，如設計不合理，會造成室內(nèi)溫度場溫度分布不均勻，影響了舒適度。通常高大空間的冷負荷構成當中圍護結構只占8%-27%，室外冷風侵入負荷比普通建筑所占比例較大，為9.5%-112%，燈光散熱占2.5%-11%等。

3高大空間建筑供暖方式

高大空間的供暖方式有多種，目前主要有散熱器供暖、地板輻射供暖、燃氣紅外線輻射供暖，熱水吊頂輻射板和采暖系統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)等。以下就以目前設計當中比較常應用的大空間采暖方式的特點作出分析，以便對建設單位和設計研究人員在選擇供暖方案時有所幫助。

3.1散熱器供暖

（1）在特定熱媒下，高大建筑物采用傳統(tǒng)的散熱器供暖，比較大的優(yōu)點是造價相對較低，但大跨度房間散熱器位置布置較困難，尤其是在外墻有幕墻設置時，將更加困難。散熱器供暖主要是靠自然對流放熱為主，這種供暖方式造成上下溫度梯度大，達0.5～1.0℃/m，特別是10m以上時房頂下空氣溫度可高達三十多攝氏度，但2m以下人停留的工作區(qū)空氣溫度分布不均，有的地方甚至只有3℃～5℃。

（2）在民用建筑中高大空間的立柱尺寸往往比較可觀，設計師可利用立柱的四面布置散熱器，并優(yōu)先采用中心距為1800mm的散熱器，這樣可有效減少散熱器寬度，為后期的裝修以及溫控閥的安裝留夠足夠的位置。散熱器安裝與立柱上，可有效減少高大空間內(nèi)外區(qū)的溫差，可相對減少整個空間的橫向溫度梯度。

（3）散熱器供暖要以工程實際情況考慮使用，特別是對高大空間檔次要求較高時，需要考慮后期裝修及散熱器暗裝，其在舒適性方面都存在先天劣勢，作者建議除市政供暖條件及造價因素約束外，此種方式應慎用。

3.2地板輻射供暖

（1）輻射供暖是指提高圍護結構內(nèi)表面中的一個或多個表面的溫度，形成熱輻射面，通過輻射面以輻射和對流的傳熱方式向室內(nèi)供暖的方式。輻射采暖是一種衛(wèi)生條件和舒適標準都比較好的采暖方式，早在20世紀30年代，國外有些高級建筑就已經(jīng)開始應用，目前輻射采暖在國內(nèi)各類型建筑當中也已普及，使用效果也大多令人滿意。輻射供暖方式主要有頂板輻射，墻板輻射和地板輻射等幾種方式，其中以地板輻射最為常見和普及。

（2）對于高大空間而言，地板輻射采暖方式非常符合高大空間建筑特點和熱負荷特性。地板輻射采暖地面有相對較高的溫度，使人體腳部感受到溫暖和舒適，符合人體腳暖的生理需求。由于高大空間的絕大多數(shù)層高都是為建筑美感需要服務的，只需要在人體活動區(qū)域達到設計溫度也就完成了暖通設計的任務，有效解決了豎向溫度梯度特別大的問題。

（3）地板輻射采暖方式能夠克服散熱器采暖內(nèi)區(qū)難以達到設計溫度的弊端，有效解決了內(nèi)區(qū)的采暖需要，從而使室內(nèi)工作區(qū)溫度場的溫度梯度達到最小。

（4）地板輻射采暖方案的選用要充分考慮房間后期裝修的需要，如后期無法避免對地面做射釘或鉆孔等作業(yè)，就不宜選用此種采暖方案。另外，地板輻射采暖在結構設計上有更大的降板要求，降板一般在100-150mm之間，對層高有一定的影響，但對高大空間而言，層高的影響基本可忽略，但相對散熱器系統(tǒng)而言，地面輻射采暖對平面不占面積。

（5）地板輻射采暖節(jié)能更有優(yōu)勢。《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50736-2014）第3.0.5條規(guī)定輻射供暖室內(nèi)設計溫度宜降低2℃。實踐證明，人體的舒適度受輻射影響很大，歐洲的相關實驗也證實了輻射和人體舒適度感覺的相互關系，室內(nèi)設計溫度降低2℃可以達到同樣的舒適度，從而達到節(jié)能效果。

（6）《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50736-2014）第5.4.1條規(guī)定熱水地面輻射供暖系統(tǒng)供水溫度宜采用35℃～45℃，不應大于60℃；供回水溫差不宜大于10℃，且不宜小于5℃。這就是說采用地面輻射供暖系統(tǒng)就必須建立相應的換熱站，勢必增加項目造價和運行費用，相對散熱器采暖系統(tǒng)這屬于額外的投資。

3.3燃氣紅外線輻射供暖

（1）燃氣紅外線輻射采暖是利用可燃氣體，通過特殊的燃燒裝置-發(fā)生器進行燃燒而輻射各種波長的紅外線進行采暖的。

（2）由于燃氣輻射采暖由可燃氣體在現(xiàn)場提供熱源，存在一定的潛在危險，目前僅應用于工業(yè)廠房，體育館，農(nóng)業(yè)溫室和禮堂等高大建筑。由于輻射器的表面溫度較高，如其安裝高度過低，人體所感受到的輻射強度將會超過人體舒適的要求，所以《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50736-2014）中第5.6.3條規(guī)定燃氣紅外線輻射器的安裝高度不宜低于3m。

（3）燃氣輻射采暖是專為高大建筑供暖的一種方式，特別適用于間歇采暖的建筑，并且不存在停用時凍結的危險，除非工藝有要求，否則不用提供值班溫度下采暖。天然氣輻射采暖還適用于高大建筑中局部需要采暖的情況，例如滑冰場和體育看臺等位置，另外燃氣輻射采暖還可用于露天和室外局部采暖，當然這種方式下就基本依靠100%的輻射采暖，對流對人的熱感覺基本沒有作用。

（4）由于燃氣輻射采暖對可燃氣體的依賴，在建筑設計當中對通風和消防的設計要求上比普通建筑高，需要根據(jù)規(guī)范設置事故通風，并做相應的可燃氣體檢測報警等裝置，通風機需要設計為防爆風機，并分別在室內(nèi)外方便開啟的地方設置開關。

（5）燃氣輻射采暖方式有其自身特性和使用場合，在使用過程當中要根據(jù)工程自身特點和甲方使用情況綜合分析確定，做到揚長避短。

4結論

綜上所述，高大空間由于自身建筑特點，有多種供暖方式供選擇，散熱器方式供暖市政條件容易滿足，但供暖效果不能保證；地面輻射采暖系統(tǒng)能夠解決高空間溫度場溫度梯度過大的問題，但其需同時考慮裝修需求并需要建設換熱站，造價提高明顯；燃氣紅外線輻射采暖對市政要求比較苛刻，能有充足的燃氣供給，其可使用的建筑類型比較確定。設計者和建設者應根據(jù)建筑功能和特點以及市政條件確定最佳和最合理的供暖方案。

參考文獻

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