張 敏,王任遠
(河南機電高等專科學校,河南 新鄉(xiāng) 453000)
低溫地板采暖又稱低溫熱水地板輻射采暖,是采用60℃以下的低溫熱水為熱源,通過埋設于地板下的盤管加熱地板,再由地板向室內輻射熱量的一種采暖方式[1],如圖1所示。因其舒適衛(wèi)生,節(jié)能環(huán)保等特點,被越來越多地應用到公共建筑和民用住宅中。本文通過與散熱器采暖的對比,分析地板采暖的優(yōu)越性。
圖1 地板輻射采暖施工圖
地板采暖通常以房間的整個地面為散熱面,熱量由下向上傳遞,溫度自下而上逐漸遞減。圖2是幾種不同采暖方式的溫度場,從圖中可以看出,地板采暖的溫度場分布最接近符合人體舒適性的理想溫度分布形態(tài)。高溫區(qū)域集中在下部,特別是距地面0.05~0.15mm的區(qū)域(人體對冷暖的敏感部位),溫度較散熱器采暖約提高6~8℃。這樣,人體腳部感覺溫暖,能改善血液循環(huán),促進新陳代謝,給人以腳暖頭涼的舒適感受,特別適合老人和孩子居住。而傳統(tǒng)的散熱器采暖是以對流換熱為主,熱氣流向上走,形成上熱下涼的溫度梯度,足部是室內溫度的低點,有悖人體生理結構的需要,不利于人體健康。
圖2 垂直溫度場分布圖
同散熱器采暖相比,地板采暖提高了圍護結構內表面溫度,地板表面在24~30℃左右,一方面減少了人體向圍護結構內表面的輻射散熱量,另一方面,由于供熱任務大部分由遠紅外輻射承擔,人體在輻射強度和溫度的雙重作用下,感受到的室內平均輻射溫度(MRT)比室溫高1~3℃[2],因此感覺更加舒適。地暖房間的空氣流速度小于0.2m/s,室內空氣對流減弱,因而避免了其他供熱方式造成的室內燥熱、有異味、風感、皮膚缺水、口干舌燥等不適,還免除了室內空氣流動的揚塵現象,有效提高了室內清潔度。
目前我國樓板一般選用預制板或現澆板,其隔音效果較差,樓上的若干響動都會影響到樓下。地板采暖增加了聚苯板保溫層,除了隔絕戶間傳熱,聚苯板還具有一定的吸音、隔聲效果,而交聯(lián)管的中空結構會形成一個噪聲緩沖區(qū),減少聲音的穿射,形成良好的聲環(huán)境。同時,地板采暖在運行過程中也沒有散熱器中非滿管流的噪聲,室內環(huán)境清靜,增加了居住的舒適性。
人體的舒適度取決于室內平均輻射溫度(MRT),采用地板輻射采暖,由于室內圍護結構內表面溫度的提高,其平均輻射溫度也會加大,因此人體對實感溫度比室內溫度高2~4℃。對此,我國《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GB50019 -2003)規(guī)定[3],在相同舒適條件下,采用地板輻射采暖的室內溫度可比對流采暖時的室內溫度低2~3℃。也就是說,地板采暖的室內設計溫度取16℃時,其供暖效果相當于對流采暖的18℃室溫。以鄭州市一棟住宅樓為例,說明地板采暖的節(jié)能性。住宅樓為六層,每層四戶人家,建筑面積總共3527.8m2。經計算,散熱器采暖熱負荷為281496.1w,地板輻射采暖為235075.6W,節(jié)能率為:
地板輻射采暖的熱水管埋置在樓板建筑層內,主管路和控制分配器安裝在衛(wèi)生間、廚房等角落,地面上無任何管道設備,因此不占用房間和地面的有效面積。由于不破壞室內環(huán)境,用戶可任意擺放家具,二次裝修時不必再對散熱器進行管路改造,節(jié)省費用。而采用散熱器采暖,不僅設備本身占據面積,室內管道也同樣占用室內使用面積。以鋼制柱式散熱器為例,散熱器厚度為12cm,安裝時距墻5cm,如果再加暖氣罩5cm,總厚度為22cm,按8片散熱器為一組考慮,散熱器及其水平支管的總長度為1.5m,則每組散熱器占據的使用面積為S=(8×單片散熱器長度+水平支管長度)×(單片散熱器厚度+墻距+暖氣罩厚度)=0.33m2,一套建筑面積為130 m2的三居室需安裝8組散熱器,共占用面積2.64m2,為使用面積的2.5%。除了占用使用面積,散熱器采暖還影響居室美觀,采暖系統(tǒng)的立管、支管、散熱器都暴露在外,用戶在裝修時往往要對其進行管路改造和包裝修飾,以目前市場價格估算,改造一組散熱器需100元,8組則是800元,可見,對地板采暖的用戶來說,節(jié)省的經濟效益是相當可觀的。
地暖加熱管是使用整根管按一定間距盤繞固定在絕緣保溫層上,地面以下無接頭,管子兩端與分水器相連,因此,不用擔心在散熱器采暖系統(tǒng)中常常出現的“跑、冒、滴、漏”現象。由于地暖系統(tǒng)水溫不高,運行時管內水流速度平穩(wěn),無水擊現象,加之分水器安裝了安全排氣裝置,不會對系統(tǒng)產生破壞,因此運行安全可靠。使用的塑料管材內壁面光滑,壁面粗糙度僅為0.009~0.01mm,遠遠小于鋼管和鑄鐵管(0.05~0.5mm),輸水阻力大為降低,且不易結垢,不產生化學反應。正常使用范圍內,塑料管材的壽命為50年,是普通鋼管的15倍以上,與建筑物的設計使用壽命一樣,維護管理只需每年對分水器進行維修保養(yǎng),維護管理費用低。而采用散熱器供暖,使用過程中會發(fā)生腐蝕現象,尤其是鋼制散熱器,對水質要求較高,經過幾年或十幾年的使用年限,銹蝕嚴重,以致發(fā)生泄漏現象,須定期進行維修或更換,維修費用較大,給住戶和開發(fā)商增加了經濟負擔。
傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng),用戶不能調控室溫,供熱熱量沒有計量,供熱收費一直以來都是按面積分攤,耗熱量與居民利益無關,以致一些室溫過高的用戶出現冬季開門開窗的現象,不利于用戶的節(jié)能意識。發(fā)達國家有關經驗表明,實行供熱計量收費可節(jié)能20% ~30%[4]。
低溫熱水地板輻射采暖是最便于采用分戶熱計量收費的方案之一。由于供回水為雙管系統(tǒng),只需在分水器前加裝熱量表和鎖閉閥,便可實現分戶熱計量,在每個房間的支環(huán)路上設置恒溫閥,便可實現分室控溫[5]。用戶可根據生活需要和經濟情況,自行調節(jié)室內溫度,決定用熱量的多少。熱力公司則根據熱量表收費,公平合理。這種計費方式一改往日按面積一刀切的情況,既調動了居民的主動節(jié)能意識,又可解決收費難的問題,使供熱市場更加公平,人性化。
作為一種新型的采暖方式,低溫熱水地板輻射采暖具有舒適、節(jié)能等顯著優(yōu)點,既符合國家建筑節(jié)能的政策,又適應人們對居室環(huán)境的高品質要求。隨著工程技術的日益完善和塑料管材的推廣使用,地板采暖的應用范圍將更加廣泛。
[1]卜一德.地板采暖與分戶熱計量技術[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.
[2]丁云,劉秋新.地板輻射采暖的熱舒適性實驗研究[J].建筑熱能通風空調2008.(12):10-13.
[3]GB 50019-2003,采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范[S].
[4]涂光備.供熱計量技術[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.
[5]林海濤.地板輻射采暖分戶熱計量系統(tǒng)的應用與分析[J].吉林建筑工程學院學報,2008,(12):56 -59.