低溫輻射地板供暖在校園公寓樓改造中的分析

趙敬源 王斌

摘 要： 結合校園公寓樓特點及使用現(xiàn)狀，對低溫地板輻射在校園公寓樓改造中的優(yōu)勢，劣勢進行了分析并做出了一些彌補措施，主要在節(jié)能和舒適性兩方面進行了分析。綜合比較得出，低溫雙向散熱輻射地板，在校園公寓樓供暖改造中節(jié)能高效、舒適環(huán)保、技術可行，綜合經濟效益明顯。

關鍵詞：校園公寓樓；低溫地板輻射供暖；雙向散熱；地下熱源

Analysis of Low-temperature Radiant Floor Heating in a Campus Apartment Building Reforming

Zhao Jinyuan， Wang Bin

（Chang' an University，Xi'an 710061）

Abstract： Combined with the building features and using status of the campus apartment，the advantages and disadvantages of low-temperature radiantfloor apartment in campus redevelopment are analyzed and some measures about reducing disadvantages are made， espcially the energy saving and comfort is major analysis . And then puts forward some measures for improvement. There is a comprehensive comparisions conclusion that two-way low-temperature radiant floor board， on campus in the apartment building heating reform， are energy-efficient and comfortable environmental protection， technology， feasible， and the comprehensive economic benefit.

keyword： Campus apartment building ；Low-tempertment radiant floor heating ；Two-way heat ；Underground heat source .

1.前言

建筑能耗占到我國總的能源消耗的20～30%，其中采暖、空調能耗占建筑能耗約60%～70%，空調系統(tǒng)、采暖節(jié)能勢在必行。目前我國的既有的近400億平方米建筑，其中95%以上是高能耗建筑，僅有1%為節(jié)能建筑，其中校園公寓樓占有一定量的比例，以北方地區(qū)陜西省高校為例，目前陜西省有96所高等院校，在校生約98萬，校園宿舍公寓樓面積約為620萬平方米，其中10%左右已經建成40年或超過40年，20～30%建成有20～30年，最近20年建成的有60%左右，整個校園公寓樓單位面積能耗非常大。另外，通過對冬天公寓樓室內熱環(huán)境的調查發(fā)現(xiàn)，宿舍公寓樓的熱環(huán)境比較差。一些宿舍冬季溫度過高，通過開窗或開門散熱的措施來降低宿舍溫度，導致室內溫度溫差極大。相反，一些宿舍冬季宿舍溫度過低，熱舒適度比較差，南北宿舍溫度差異也較大。因此，從節(jié)能和舒適性等方面考慮，節(jié)能改造迫在眉睫。

2.低溫輻射地板供暖在校園公寓樓改造中的可行性分析

2.1 公寓樓的使用特點、現(xiàn)狀及熱環(huán)境調研

學校公寓樓宿舍現(xiàn)狀：房間頂棚做一些抹灰或其它飾面，墻體抹灰或貼一些其它簡單飾面，地板直接水泥砂漿抹平或貼地磚，構造比較簡單，冬季采暖采用暖氣片供熱，夏天電風扇降溫。學校公寓使用特點：白天大部分使用者上課或參加其它活動，很少有使用者在公寓樓內，一般中午、晚上回到宿舍，使用時間比較集中，目前我國采暖地區(qū)校園公寓樓建筑面積相當巨大，冬季供暖幾乎全部采用鍋爐房與暖氣片水暖供熱，夏季采用電風扇降溫，即耗能，又舒適性差。以下是對長安大學小寨校區(qū)公寓樓的熱環(huán)境方面的100份調研結果：

2.2 低溫輻射地板供暖改造優(yōu)勢分析

在改造和新蓋住宅中地板輻射取得了非常好的節(jié)能和舒適效果，地板輻射在校園公寓樓改造中結合校園公寓樓的特點，相對傳統(tǒng)暖氣片供暖具有巨大優(yōu)勢。

地板輻射地板供暖：是把輻射管布置在地坪或樓板上的一種輻射供熱方式。校園公寓樓地板輻設構造的一般做法是在樓板結構層上水泥砂漿找平層，設置保溫層，水泥砂漿找平層，接著設置地暖管，并用混凝土填充，上面做水泥砂漿面層或地磚之類。另一種做法是不設置保溫層，雙向散熱。在校園公寓樓節(jié)能改造大潮中，供暖改造中采用地板輻射供暖在節(jié)能改造中有如下一些優(yōu)勢：

1）采用二聯(lián)供，能源梯級利用。供熱系統(tǒng)為采暖和生活用水兩聯(lián)供，氣候條件是選擇二聯(lián)供系統(tǒng)二部分負荷比例的主要依據(jù)。通過變頻循環(huán)水泵與換熱器調節(jié)水流量來達到調節(jié)二部分的熱水供應比例及溫度，同樣生活熱水分為熱開水供應和洗澡供水，也能通過上述方法調節(jié)熱水供應比例及溫度，使能源梯級綜合利用；

2）室內計算溫度低，節(jié)能效果突出。地面輻射供暖技術規(guī)程（JGJ142-2004）規(guī)定計算全面低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的耗熱量時，室內計算溫度的取值應降低2℃，或取計算總耗熱量的90～95%。

3）集中使用，易于管理。學生公寓樓分布比較集中，管線布置短，熱量傳送途中散熱少，學生作息時間比較有規(guī)律，白天幾乎不在，晚上回來住，采用溫控閥通過控制熱流量來控制溫度，白天使用者少時通過調低熱流量來達到調低室內溫度來，晚上調到正常室溫，節(jié)能可靠舒適；

4）提高宿舍使用面積。宿舍取消了散熱器和立、支管，使宿舍面積一般提高3～5%左右，同時易于東西的布置；

5）投資不高，維護費用低，施工期短。主要在混凝土結構上布置找平層，設置地暖管，并用混凝土填充，上面做水泥砂漿面層或地磚，采用耐用散熱快地暖管一般壽命可保證30年左右，投資費用低，維護費用低和方便。施工期短可，以利用寒暑假進行施工；

6）舒適性強。低溫地板輻射換熱量一般占總換熱量的50%以上，而暖氣片供暖主要以對流換熱為主，室內溫度均勻度相對比較差，低溫輻射地板供暖溫度均勻度高舒適性強。低溫地板輻射水平溫度分布均勻，同時均勻程度取決于水管的布置方式、間距以及填充層的厚度和均勻度，一般采用雙回字形，送水管均布，溫度比較均勻，完全可將宿舍不同點溫差控制在1K以內。地板輻射供暖室內豎向空氣溫度沿室內高度逐漸遞減，主要以輻射換熱為主，室內空氣溫差不會太大。地板加熱空氣，使熱空氣緩緩上升，而頂棚處空氣溫度相對較低，密度大，與上升的熱空氣充分混合，室內的溫度均勻度較高，舒適度也高。同時也符合腳暖頭涼的人舒適性原則。地板輻射采用雙向輻射散熱是不設置保溫層，熱量向上下相鄰房間傳遞，與設置保溫層的傳統(tǒng)地板輻射采暖相比，節(jié)約了初期的保溫層投資及施工等的投資，降低了地板表面溫度，樓板的平均輻射溫度下降，室內空氣溫度分布更趨合理；

7）熱源的選擇范圍廣，可使用清潔能源，節(jié)約能源。燃煤、燃氣、電熱鍋爐熱水供暖及城市區(qū)域集中供熱：利用原有鍋爐節(jié)約初期改造投資，也可以接入城市集中供熱供暖熱等，效率利用高，綜合各種因素考慮選用。地下冷熱源：主要分為土壤源和地下水源。土壤地源熱泵裝置的關鍵之一是地下熱交換器的設計和安裝。為此，必須了解熱泵安裝地土壤的特性，原狀土（未經采熱的土壤）的全年溫度分布和當?shù)赝寥赖膶嵯禂?shù)、含水量、密度、比熱容等熱物性參數(shù)。土壤源地緣熱泵初期投資高，運行費用低（據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的土壤源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30～40%的供熱制冷空調費用），綠色環(huán)保節(jié)能，但要求地下空間大。校園建筑密度比較低，建筑四周空地大，能很好的滿足土壤源地下要求安裝換熱器的大空間要求，比較適用于校園公寓樓冬季供熱的熱源選擇。地下水源熱泵水溫是影響地源熱泵效率的主要因素，溫度比較穩(wěn)定，一般在12℃～ 24℃之間，冬季高于室外氣溫供熱，是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的熱源。使用時要充分考慮適用地區(qū)水資源的分布、地下水的水質等，同時要合理的選用水的回灌類型防止地下水的污染等。

2.3 低溫輻射地板供暖的不足及彌補措施

地板輻射供暖在校園節(jié)能改造中也存在以下一些不足：

1）低溫輻射地板增加構造層的厚度，使房間層高減小，同時增加了樓板的荷載；

2）房間一般要放置桌椅床之類的，對熱量傳遞具有遮擋，相當于一個熱阻，影響溫度的均勻度，由于不設置保溫層，雙向散熱，溫差不是太大；

3）維修難。一旦出現(xiàn)局部漏水、堵塞或者熱水循環(huán)不暢，查找原因的難度大，維修也比較困難。

4）考慮到學校公寓改造中，混凝土導熱系數(shù)比較大，散熱量快，易于傳熱。但混凝土缺點是升高溫度吸熱量大，升高單位溫度所需時間長，所以地板采用混凝土的對溫度敏感性低，不利于使用者回到公寓想立刻升高溫度的意愿。

解決措施是：水管采用耐用導熱快的材料；外墻采用內保溫，這樣避免了采用外保溫時墻體吸收大量的熱，使室內升高單位溫度所需時間減少，升溫相對較快。

2.4 節(jié)能潛力分析

校園公寓樓低溫地板輻射改造中，僅考慮燃煤、燃氣、電熱鍋爐熱水供暖或城市區(qū)域集中供熱，節(jié)能為15%左右，以陜西所有高校為例，校園公寓樓面積620萬平方米，采暖面積510萬平方米，采暖耗煤量按照規(guī)范西安取9.7KG/㎡，改造前耗煤量49500噸標準煤，改造后為42100噸標準煤，節(jié)約7400噸左右標準煤。若采用地下土壤源或地下水源等可再生資源作為熱源，節(jié)能效果更加明顯。

3.結論

低溫輻射供熱在校園公寓樓中的改造中熱源的選擇范圍廣，不僅可以利用傳統(tǒng)能源，能源優(yōu)化利用，也可以利用土壤源、地下水源等清潔可再生資源，節(jié)約能源。雖然，地板輻射供暖存在一些不足，經過一些措施的處理，結合校園公寓樓的特點和使用情況，相對暖氣片供熱具有明顯的技術經濟優(yōu)勢，經過綜合分析低溫地板輻射供熱在校園公寓樓改造中不但節(jié)能高效、舒適、環(huán)保衛(wèi)生、技術上可行，而且綜合經濟效益明顯，必將在校園節(jié)能改造中大量推廣。

參考文獻

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