楊胤保

摘要：以蘇州市某辦公建筑的采暖系統(tǒng)為研究對象，建立建筑模型，應(yīng)用鴻業(yè)全年負(fù)荷計(jì)算及能耗分析軟件HY-EP進(jìn)行了地板輻射采暖系統(tǒng)與散熱器采暖系統(tǒng)在不同熱源情況下的能耗模擬計(jì)算。得出了相應(yīng)的能耗值，并對能耗報(bào)表進(jìn)行分析，案例具有工程應(yīng)用性，對實(shí)際的工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型、方案比較均具有指導(dǎo)意義。通過不同方案對比，得知地板輻射采暖較散熱器采暖具有較好的節(jié)能特征。

關(guān)鍵詞：地板輻射采暖；散熱器采暖；能耗對比；節(jié)能

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.35.094

1引言

隨著我國生活水平的快速提高，冬季采暖系統(tǒng)的使用由原來的長江以北，逐步向長江以南推廣。對于長江中下游地區(qū)，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口眾多，但該地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，冬季陰冷潮濕，舒適性較差。而采暖系統(tǒng)的應(yīng)用將極大改善了冬季的不利氣候?qū)θ藗內(nèi)粘Ｉ?、工作的影響。該地區(qū)的建筑業(yè)發(fā)達(dá)，建筑能耗問題也日趨突出。因此在選擇采暖系統(tǒng)時，我們有必要根據(jù)北方地區(qū)常見的采暖系統(tǒng)進(jìn)行能耗對比等研究，以達(dá)到既滿足用戶的舒適性或工藝性要求又達(dá)到節(jié)能的目的。從根本上減少建筑用能浪費(fèi)的狀況，對降低建筑能耗具有十分重要意義。

2建筑模型的建立

鴻業(yè)全年負(fù)荷計(jì)算及能耗分析軟件HY-EP，在AutoCAD環(huán)境內(nèi)運(yùn)行，以EnergyPlus為模擬引擎，可用于建筑全年動態(tài)負(fù)荷計(jì)算及能耗模擬分析。本文采用該軟件作為計(jì)算工具。

2.1工程概述

本工程位于蘇州市，項(xiàng)目為蘇州市某公司辦公建筑，建筑為3層，每層約216m2 ，建筑總面積約為648 m2。建筑負(fù)荷性質(zhì)是人員密度大、電子設(shè)備多，采暖要求舒適性高，時間長（整個冬季及初春），因此對采暖系統(tǒng)節(jié)能降耗的要求高，故采用地板輻射采暖（熱水鍋爐為熱源）、地板輻射采暖（區(qū)域能源為熱源）、散熱器采暖（熱水鍋爐為熱源）及散熱器采暖（區(qū)域能源為熱源）四種方案的能耗結(jié)果進(jìn)行分析，相互比較后以決定采用哪種最優(yōu)方案。

2.2建筑模型的建立

在鴻業(yè)全年負(fù)荷計(jì)算及能耗分析軟件HY-EP中繪制相關(guān)建筑平面后，確定建筑的地理位置，進(jìn)行分區(qū)設(shè)置。對建筑添加計(jì)劃表，確定房間的功能，這里是辦公建筑。通過空調(diào)方案管理中，設(shè)定常規(guī)熱源分別為熱水鍋爐和區(qū)域能源兩種，采暖系統(tǒng)分別為地板輻射采暖和散熱器采暖兩種，并且用兩種熱源和兩種采暖系統(tǒng)相互耦合，進(jìn)行模擬計(jì)算，包括負(fù)荷的計(jì)算、全年電量的計(jì)算、全年天燃?xì)饬康南挠?jì)算、全年區(qū)域熱源的能源消耗計(jì)算、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算及碳排放量的計(jì)算等。

3不同方案的能耗計(jì)算結(jié)果與分析

本文中利用HY-EP軟件計(jì)算熱水鍋爐、區(qū)域能源分別與地板輻射采暖、散熱器采暖系統(tǒng)相互耦合的能耗，方案1為地板輻射采暖+熱水鍋爐、方案2為地板輻射采暖+區(qū)域能源、方案3為散熱器采暖+熱水鍋爐、方案4為散熱器采暖+區(qū)域能源，為了分析方便，我們將以上四種耦合系統(tǒng)簡稱為方案1、2、3、4，以下同。

現(xiàn)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析如下：

方案1為地板輻射采暖+熱水鍋爐、方案2為地板輻射采暖+區(qū)域能源、方案3為散熱器采暖+熱水鍋爐、方案4為散熱器采暖+區(qū)域能源，全年總電耗的情況如圖1所示。從圖中可以看出全年總電耗指標(biāo)中，方案1和2比方案3和4略小，但相差不大。

方案1、2、3、4的全年天燃?xì)饬肯模ㄕ酆蟢w*h）的情況如圖2所示。從圖中可以看出方案1比方案3的全年天燃?xì)饬肯纳?，而方?、方案4不是采用燃?xì)忮仩t，故全年天燃?xì)饬肯臑?。

方案1、2、3、4的全年區(qū)域能源總能耗（折合kw*h）的情況如圖3所示。從圖中可以看出方案2比方案4的全年區(qū)域能源總耗能少，而方案1、方案3不是采用區(qū)域能源，全年區(qū)域能源總消耗為0。

方案1、2、3、4的全年總能源消耗的情況如圖4所示。從圖中可以看出方案3、方案4的全年總能源消耗大，而方案1、方案2的全年總能源消耗小，是因?yàn)榉桨?、方案2采用的是地板輻射采暖的緣故。

方案1、2、3、4的全年經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的情況如圖5所示。從圖中可以看出方案4的全年經(jīng)濟(jì)性最差，方案1的全年經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最好，而方案2、方案3的全年經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介于二者之間。

4影響地板輻射采暖能耗與舒適性的因素分析

對于地板輻射采暖，許多研究及工程實(shí)踐表明，影響地板輻射采暖的能耗與室內(nèi)舒適性的因素較多，如熱水供水溫度、地暖管的鋪設(shè)間距、地板的材料、房間內(nèi)的家具布置、房間高度、地面地毯的鋪設(shè)情況以及采暖系統(tǒng)使用時間等。當(dāng)供水溫度相同時，采用瓷磚比采用木地板的表面平均熱流密度大。房間內(nèi)的家具布置情況對于地板輻射采暖系統(tǒng)散熱的負(fù)面影響也不可忽視，其對房間舒適程度的影響也比較大。地毯放置的位置，無論對散熱量還是環(huán)境舒適度，都會對地板采暖系統(tǒng)的散熱形成了一個真正不可逾越的屏障。由于在進(jìn)行設(shè)計(jì)時無法預(yù)知家具的位置及覆蓋率，當(dāng)與實(shí)際布置情況差別較大時，勢必引起室溫不一致，直接影響房間的熱舒適性，進(jìn)而也影響了系統(tǒng)的能耗。劉國丹等（2008）研究表明，對地板輻射采暖，在室內(nèi)溫度相同的條件下，采取減小管間距，使用小管徑、表面熱阻小的材料等措施都可以達(dá)到較好的散熱效果。由于地板輻射采暖加熱時，熱惰性大，升溫慢，降溫也慢，對于全天使用的室內(nèi)比較適合。此外，建筑的層高，與垂直溫度梯度相關(guān)，對于層高較高的建筑，地板輻射采暖與散熱器采暖相比，在室內(nèi)垂直溫度梯度的分布具有一定的優(yōu)勢。對于以上因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時中必須給予充分考慮。

5結(jié)論

本工程利用鴻業(yè)全年負(fù)荷計(jì)算及能耗分析軟件HY-EP計(jì)算得出了蘇州市某公司辦公建筑采暖系統(tǒng)在四種不同方案下的能耗數(shù)據(jù)。模擬計(jì)算的結(jié)果表明，在上述四種耦合方案中， 地板輻射采暖+區(qū)域能源系統(tǒng)能耗最低，散熱器采暖+熱水鍋爐系統(tǒng)能耗最大?？傮w來說，在一定的條件下，地板輻射采暖與散熱器采暖相比在節(jié)能方面具有較好的優(yōu)勢。

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