地板輻射與散熱器采暖系統(tǒng)探究

高杲,金洪文,孫妍

（1.長春工程學院，長春130012；2.吉林省建筑能源供應(yīng)及室內(nèi)環(huán)境控制工程研究中心，長春130012）

地板輻射與散熱器采暖系統(tǒng)探究

高杲1,2,金洪文1,2,孫妍1,2

（1.長春工程學院，長春130012；2.吉林省建筑能源供應(yīng)及室內(nèi)環(huán)境控制工程研究中心，長春130012）

對地板輻射采暖系統(tǒng)與傳統(tǒng)散熱器采暖系統(tǒng)在室內(nèi)采暖的舒適度、系統(tǒng)經(jīng)濟性與能耗方面進行比較，研究分析兩種采暖系統(tǒng)各自的特點，闡述兩種系統(tǒng)各自的適用條件。

地板輻射；散熱器；采暖系統(tǒng)

1　兩個采暖系統(tǒng)分析

1.1舒適度

地板輻射采暖采用了輻射原理，將室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度提升到室內(nèi)空氣溫度以上，減少人體向室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的散熱。同時，由于地板輻射采暖敷設(shè)于建筑物地表面，地面部分溫度分布均勻，有利于人體的生理結(jié)構(gòu)，大大提高了人體的熱舒適度。而傳統(tǒng)散熱器采暖主要依靠空氣對流加熱，熱空氣主要分布于房間頂部，而人體主要活動區(qū)域溫度卻相對較低，熱舒適度得不到很好的滿足。而另一方面，目前北方地區(qū)建筑屋頂及外墻大部分敷設(shè)保溫，而在設(shè)計房間供熱系統(tǒng)時，通常選取較大的單位面積熱負荷數(shù)值進行預(yù)估，使地板輻射采暖室內(nèi)溫度超標，感到燥熱，只能穿單衣或開門開窗來適應(yīng)室溫，這樣既嚴重浪費了寶貴的能源，又忽冷忽熱，使人感到不舒適［1］。

1.2空氣質(zhì)量

太原理工大學的岳曉敏［2］以太原市某房間為實驗對象，進行了兩種采暖系統(tǒng)房間的顆粒物對比分析，該實驗研究表明，以相同粒徑的顆粒相比較，地板輻射采暖系統(tǒng)近地面區(qū)域顆粒物質(zhì)量濃度較高，人體呼吸區(qū)顆粒物濃度反而較低；而散熱器采暖系統(tǒng)則在散熱器周圍顆粒物質(zhì)量濃度偏高［2］。在散熱器采暖建筑中，由于溫度分布不均，人們經(jīng)常會在散熱器周圍活動獲得更多的熱量，但此區(qū)域恰恰是顆粒物濃度較高的區(qū)域，而地板輻射采暖系統(tǒng)空氣中顆粒分布相對均勻，人體呼吸區(qū)域空氣相對潔凈，空氣質(zhì)量較高。

1.3能耗分析

1.3.1設(shè)計參數(shù)分析

地板輻射采暖系統(tǒng)供水溫度宜采用35℃～50℃，不應(yīng)大于60℃，因此地板輻射采暖采用的是低溫熱水對室內(nèi)進行加熱，便可達到供暖效果；而傳統(tǒng)的散熱器采暖系統(tǒng)供水溫度需達到75℃，回水溫度也在50℃左右。根據(jù)日本的研究，室溫每降低1℃能源費可以節(jié)省10%左右。16℃的地板輻射采暖室溫相當于18℃～20℃的散熱器采暖所能達到的舒適度，這是節(jié)約能源費20%～30%的來源。另外，由于地板輻射采暖采用分集水器裝置供暖，各房間的供暖環(huán)路接口均設(shè)置了閥門，用戶可以自行調(diào)節(jié)各個房間的溫度。

1.3.2運行能耗

采暖系統(tǒng)循環(huán)泵的選擇以及其運行過程中的能耗都對系統(tǒng)的經(jīng)濟性產(chǎn)生很大的影響。因此，比較兩種系統(tǒng)所選用的水泵的初始投資，以及運行過程中水泵的耗電量，均可作為兩種系統(tǒng)經(jīng)濟性比較的依據(jù)。以長春地區(qū)為例，假設(shè)供熱面積50 000m2，計算兩種系統(tǒng)的流量。水泵流量G可按下式計算：

式中Q-擔負系統(tǒng)的總負荷，Kw

△t=tg-th-系統(tǒng)的供回水溫差，℃

1.1-安全系數(shù)

地板輻射采暖系統(tǒng)供回水溫差一般規(guī)定取10℃，而散熱器采暖系統(tǒng)供回水溫差25℃，長春地區(qū)節(jié)能建筑供暖單位面積熱指標取45W/m2。求得地板輻射采暖供熱系統(tǒng)水泵流量為212.85m3/h，散熱器采暖供熱系統(tǒng)的水泵流量為85.14m3/h。

對兩種系統(tǒng)的循環(huán)泵進行選型。選型樣本為上海連成集團的SLS型單級單吸立式離心泵，通過流量以及揚程，對地板輻射采暖系統(tǒng)選擇SLS200-250B型離心泵，流量為217m3/h，揚程為12m；散熱器采暖系統(tǒng)選擇SLS80-100(I)A型離心泵，流量為89m3/h，揚程為10m。兩種系統(tǒng)循環(huán)泵之間存在揚程差是由于地板輻射采暖供熱系統(tǒng)用戶末端的系統(tǒng)壓力大約為0.05MPa左右，散熱器采暖系統(tǒng)用戶末端的系統(tǒng)壓力約為0.03MPa左右，假設(shè)其他條件相同的情況下，取1.1倍安全余量，得出兩系統(tǒng)之間的揚程差大約在2.2m左右。兩種水泵價格基本一致，但SLS200-250B型離心泵的功率為11KW，而SLS80-100(I)A型離心泵的功率則僅為4KW。因此，單個循環(huán)泵每小時地板輻射采暖供熱系統(tǒng)要比散熱器采暖系統(tǒng)多消耗7kw·h，長春的供暖天數(shù)為170d，50 000m2供暖建筑兩種系統(tǒng)循環(huán)泵的功率差值就在28 500kw·h左右。以目前長春地區(qū)商業(yè)用電0.925元/kw·h計算，整個供暖期地板輻射采暖供熱系統(tǒng)的運行經(jīng)費要多出26 362.5元，在整個供暖周期中，這部分耗電量十分可觀。

2　結(jié)語

通過對地板輻射采暖系統(tǒng)與傳統(tǒng)散熱器采暖系統(tǒng)的舒適度、供暖能耗以及循環(huán)泵的經(jīng)濟性進行比較，不難發(fā)現(xiàn)地板輻射采暖系統(tǒng)相比散熱器采暖系統(tǒng)，在舒適度上有很大的提升，但是仍然存在供熱溫度過高以及能源浪費等現(xiàn)象。同時，地板輻射采暖系統(tǒng)的供暖能耗更小，而在循環(huán)泵的使用上，地板輻射采暖系統(tǒng)則需要消耗更大的能量。因此，在提出設(shè)計方案時，應(yīng)當綜合考慮，對建筑的供熱系統(tǒng)進行選取，在保證設(shè)計要求情況下，盡可能節(jié)約能源，減少運行費用，保證方案的合理性。

如果熱媒由同一熱源或換熱站提供，熱媒參數(shù)一致的，不存在按不同系統(tǒng)進行供熱，這種情況下就存在一個問題，即以散熱器采暖系統(tǒng)為主熱媒參數(shù)供熱，地板輻射采暖系統(tǒng)的室內(nèi)溫度便會超標，影響舒適度的同時也造成能源的浪費；如果以地板輻射采暖系統(tǒng)為主熱媒參數(shù)供熱，散熱器采暖房間或建筑物的供熱溫度便達不到要求。因此，如何解決這一矛盾，也是我們要重點關(guān)注的研究課題。

［1］賈錦霞，謝恒，武冬梅.從地面輻射采暖談舒適節(jié)能控溫［J］．城市住宅，2007，（12）：115.

［2］岳曉敏.地板采暖與散熱器采暖房間顆粒物分布的對比分析［D］.太原：太原理工大學，2010.

Analysis of Floor Radiant and Heating System of Radiators

GAO Gao1,2,JIN Hong-wen1,2,SUN Yan1,2
(1.Changchun College of Engineering,Changchun 130012,China;2.Jilin Building Energy Supply and Indoor Environmental Control Engineering Research Center,Changchun 130012,China)

Making comparison of floor radiant heating system and traditional radiator heating systems in aspects of comfort of indoor heating system,economy of system and energy consumption,the research analyzed the characteristics of each two heating systems and described respective application conditions.

Radiant floor;Radiator;Heating system

TU832.1

A

1674-8646（2015）12-0028-02

2015-09-12

吉林省自然科學基金項目（20140101069JC）

高杲（1990-），男，吉林通化人，在讀研究生，主要從事暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)研究。