基于地板輻射與地膜輻射供熱方式

王 盈

(黑龍江建筑職業(yè)技術學院,哈爾濱 150010)

我國未來所面臨的首要問題就是能源短缺問題。據(jù)初步統(tǒng)計,我國 2001年的建筑物使用能耗為1.76億t標準煤,占全國商品能源消費總量的 13%,其中以采暖能耗為最大。建筑能耗愈來愈大,對舒適性、建筑節(jié)能、建筑合理用能的要求也越來越高更高,節(jié)約能源對我國這個人口超級大國來說是個迫切需要解決的問題。在這一背景下,隨著對建設部建筑節(jié)能“九五”計劃和 2010年規(guī)劃的推行和深化,因分戶計量技術具有節(jié)約能源、提高住戶用熱舒適度的優(yōu)點已在全國范圍內(nèi)得到了廣泛的重視和應用,根據(jù)發(fā)達地區(qū)經(jīng)驗,采用分戶計量后可節(jié)約能源 20%左右。而地熱采暖作為最適合按用熱量分戶計量收費的供熱方式,經(jīng)過近幾年的實踐和不斷完善,已日趨成熟。國內(nèi)地熱采暖的形式有 2種:①集中供熱,通過對地面熱水循環(huán)達到室內(nèi)取暖的效果;②直接通過電能,轉(zhuǎn)化熱能在地面散熱取暖的方式。地熱采暖系統(tǒng)雖然初投資較高,但使用壽命長,運行費用低,可節(jié)約能源,隨著技術的日趨成熟、市場的擴大,其造價也將逐步降低。近幾年,在全國各大城市的部分中高檔樓盤中,地熱采暖已被一些樓盤所采用,逐漸取代了傳統(tǒng)的供暖方式,人們越來越認識到其優(yōu)越性,它將為更多的人們帶來舒適的居住空間。

1 地板輻射供暖的節(jié)能特性

地板輻射供暖的節(jié)能特性主要體現(xiàn)在 6個方面:①垂直分布均勻,降低了房間上方的溫度,減少了無效熱損失,由于房間內(nèi)無明顯高溫區(qū),使熱舒適性有所提高;②輻射換熱比例大,相同熱舒適度下,房間設計溫度可降低 2℃～3℃,減少了室內(nèi)外對流換熱損失;③二次系統(tǒng)供回水溫度低(一般定為 60℃/50℃),減少了熱媒輸送途中的熱損失;④潔凈舒適。大多數(shù)建筑物采用地面輻射供暖后不僅節(jié)約了 1%～3%的使用面積,且節(jié)省了相當可觀的裝飾遮蔽散熱器、管道所花費用,房間整齊,便于裝修。⑤由于增加了 40～60mm細石混凝土層,提高樓板的隔聲量約35 d B。⑥可節(jié)省絕大部分室內(nèi)地溝的投資,減少了令人生厭的地溝口,使結(jié)構更易處理。

2 低溫熱水地板輻射采暖的特性

對于住宅分戶熱計量系統(tǒng)可在戶外樓梯間設置共用立管,為了滿足調(diào)節(jié)的需要,共用立管應為雙管制式。每戶從共用立管上單獨引出供回水管,戶內(nèi)采用地板輻射采暖系統(tǒng),室內(nèi)的供回水管為雙管制式,只需在每戶的分水器前安裝熱量表,就可實現(xiàn)分戶計量。如在每個房間的支環(huán)路上設置恒溫閥,便可實現(xiàn)分室控溫。每戶形成一個相對獨立的循環(huán)環(huán)路。

低溫地板輻射采暖能夠與集中供熱相適應,是適應集中供熱熱網(wǎng)運行參數(shù)的采暖方式,有利于實現(xiàn)低品位能源的充分有效利用。例如:某供熱管網(wǎng)在室外設計計算溫度條件下的設計供回水溫度為 125℃/65℃,在同樣室溫要求的條件下進行供熱調(diào)節(jié),11月份供回水溫度為 84℃/56℃,1月份供回水溫度為 103℃/58℃,3月份供回水溫度為 98℃/55℃,熱網(wǎng)在采暖初期及末期所能提供的回水溫度最高為 50℃。《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范 G B 50019—2003》規(guī)定,采用室內(nèi)風機盤管及熱空氣幕采暖系統(tǒng)的最低送風溫度為 35℃,否則冬季吹至皮膚會有偏涼感,由此可見,若按照設計參數(shù)進行選型,在供暖初期及末期,對于室內(nèi)風機盤管及熱空氣幕采暖系統(tǒng),供回水溫差將達不到預定值,送風溫度會低于設計值,只能在送風設備選型時需適當增大設備容量。而地板輻射采暖系統(tǒng),目前設計溫度一般為 60℃/50℃,根據(jù)國際公認的 2307730標準,輻射表面溫度需大于等于 19℃,當供回水平均溫度 35℃,地板表面溫度可達 20.77℃,相應室內(nèi)實感溫度為16.82℃。由于輻射采暖具有較為合理的縱向溫度場及平面分布,因此對于熱網(wǎng)在采暖初期及末期所能提供的最高50℃回水溫度,及不足 8℃～10℃的溫差,仍可基本滿足室內(nèi)溫度的分布要求,不會使人感到不適,因此地板輻射采暖的溫度要求較其它形式采暖系統(tǒng)更適應城市熱網(wǎng)的實際運行工況,為城市低品位能源的利用提供了新途徑。

地板輻射采暖系統(tǒng)方便于分戶熱計量和控制,具有能夠適應分戶計量的趨勢。地板輻射采暖系統(tǒng)室內(nèi)的供回水管為雙管制式,只需在每戶的分水器前安裝熱量表,就可實現(xiàn)分戶計量。如在每個房間的支環(huán)路上設置恒溫閥,便可實現(xiàn)分室控溫,用戶還可采用自動溫控裝置,自行控制室溫。地板輻射采暖系統(tǒng)能夠降低能源消耗,可應用在目前大量出現(xiàn)的底層帶有商服、會所的住宅小區(qū)。

低溫地板輻射采暖系統(tǒng)使用較多的管材是交聯(lián)聚乙烯管,這種管材具有耐腐蝕、抗老化、成本低、地下無接口、不易結(jié)垢、水阻力及膨脹系數(shù)小等優(yōu)點。采用交聯(lián)管可以滿足技術要求,不需使用價格更高的管材,這能使系統(tǒng)造價大為降低。復合管道在墊層內(nèi)無接頭,系統(tǒng)更安全可靠;低溫地板輻射采暖系統(tǒng)熱媒溫度低,溫差小,使交聯(lián)聚乙烯管材的使用壽命更有保證。

綜合各設計及使用部門的經(jīng)驗,低溫熱水地面輻射采暖高效節(jié)能。采暖管內(nèi)外表面光滑,水阻力小,熱效率高,熱穩(wěn)定性好,儲存熱量時間長;而且 18℃的設置就可以達到傳統(tǒng)采暖方式 21℃的采暖效果。節(jié)能 30%～40%。使用壽命長。一般為50～90a,安全可靠,運行管理工作量少,所需運行維護費用低。熱容量大,熱惰性大,在間歇供暖的條件下,室內(nèi)溫度較穩(wěn)定。

在全國范圍內(nèi)推廣低溫地板輻射分戶熱計量采暖系統(tǒng)是大勢所趨,但目前還有許多問題尚待解決。首先是實現(xiàn)計量收費改革后,集中供熱系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)和控制技術還沒有解決。計量收費后,用戶能夠自動調(diào)節(jié)供熱量,供熱系統(tǒng)由定流量運行轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞髁窟\行的方式,系統(tǒng)的供熱參數(shù)、控制模式將發(fā)生本質(zhì)的變化。但是,目前缺乏實際運行經(jīng)驗和系統(tǒng)的理論分析。

其次是熱費計量還沒有一個明確的理論計算方法。目前國內(nèi)對熱費的構成因素和各因素的比例范圍還沒有統(tǒng)一的規(guī)定,不同戶型、不同朝向、不同樓層的熱費修正系數(shù),還沒有一個明確的研究成果,不能給各地政府制定政策提供可靠的依據(jù)。

第三方面是系統(tǒng)改造和增加設備的費用問題。例如:熱計量系統(tǒng)使用的熱計量表和分配表費用居高不下,對房地產(chǎn)開發(fā)商和用戶是一個較大負擔。為了降低系統(tǒng)造價和管理費用,可以采用:①提高供熱自動化控制水平;②增加大型供熱機組的比重;③快速發(fā)展城市熱、電、冷聯(lián)產(chǎn);④發(fā)展多熱源聯(lián)網(wǎng);⑤推廣循環(huán)流化床鍋爐;⑥大力推廣鍋爐節(jié)能技術;⑦城市供熱引入競爭機制;⑧使用潔凈燃料;⑨開發(fā)、利用供熱新能源、新技術,例如地熱能、垃圾燃燒等新能源、核能供熱技術、熱泵供熱技術等。

3 低溫輻射電熱地膜供暖系統(tǒng)的特性

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們環(huán)保意識的不斷提高,以及我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展,低溫輻射電熱地膜供暖作為城市供暖的一種有益的補充被逐漸推廣。低溫輻射電熱地膜是一種通電后能發(fā)熱的半透明聚酯薄膜,由可導電的特制油墨、金屬載流條經(jīng)加工、熱壓在絕緣聚酯薄膜間制成。低溫輻射電熱地膜供暖系統(tǒng)是以電力為能源,以電熱膜為發(fā)熱體,產(chǎn)生遠紅外線,通電后以電熱膜為發(fā)熱體,將熱量以遠紅外線輻射的形式送入空間,利用建筑內(nèi)部的地面、墻面及家具等密實物體存有遠紅外線原理,相互作用產(chǎn)生熱量。它具有耐高壓、耐潮濕、承受溫度范圍廣、高韌度、低收縮率、運行安全、便于儲運等優(yōu)良性能。

與傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)以對流方式進行熱量傳遞相比,電熱膜將大部分熱量以輻射的方式送入房間,它不單純加熱空氣,而是首先使室內(nèi)的地面、墻壁、家具等密實物體被加熱,然后由這些物體散發(fā)熱量來均勻地提高室內(nèi)溫度,室內(nèi)裝有溫控器,溫度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)和控制。電熱地膜技術的分戶控制,使每戶所用能源單獨計量、單獨控制,使取暖費用收繳不再成為難題。

在節(jié)能建筑中,電熱地膜技術運行費用較低,具有良好的節(jié)能效果,具體表現(xiàn)在:

1)效率節(jié)能:電熱地膜技術具有極高的電熱轉(zhuǎn)換率,無機械能損失,效率接近 100%。

2)智控節(jié)能:電熱地膜在溫控器控制下工作,在居民設定的溫度下,溫度超出自動斷電,過低自動開啟,決不會造成開窗開門熱量損失的局面。

3)行為節(jié)能:由居民自行控制各房間的室溫高低和關停,特別是間斷式住人的房間,均可行為調(diào)節(jié)。

4)可采用谷電時用電的運行方式,享受電價 5折的優(yōu)惠政策,節(jié)省支出,使用戶更省錢。

5)由于我省電力充足,高峰用電量與夜間低谷用電量相差懸殊(哈爾濱市區(qū)的峰谷差為:190～130萬k W·h,谷差60萬 k W·h),造成夜間電力浪費。電熱地膜技術主要消耗夜間低谷電量,有利于電力調(diào)峰,提高電力的利用效率,可充分利用低谷電量,不但可以為國家增加低谷電力收入,而且也可以降低發(fā)電成本,平抑電價,節(jié)約能源,符合建設節(jié)約型社會的要求。電熱地膜技術大量耗電在晚上谷電時分,適量采用谷電采暖不僅不加重電網(wǎng)負擔,反而起到削峰填谷的調(diào)節(jié)作用,大量使用低谷電采暖,平衡國家電網(wǎng),利國利民。見表 1、表 2。

低溫輻射電熱地膜供暖在民用建筑中高層和多層住宅樓房采暖應用的很廣,例如黑龍江省蘭西縣蘭電住宅小區(qū)、通河縣林業(yè)局住宅小區(qū)、山東省濱州交運花園小區(qū)、河北省廊坊人民銀行住宅樓;黑龍江生物科技職業(yè)學院的學生宿舍、食堂、圖書館采暖;黑龍江省蘭西電業(yè)局辦公樓、通河林業(yè)局辦公樓、方正檢察院辦公樓。

表1 省電網(wǎng)電采暖用電電價表 元/k W·h

表2 區(qū)域鍋爐房與電熱膜地膜供暖方式的技術經(jīng)濟比較

4 結(jié) 論

預計今后10a,供熱企業(yè)將實現(xiàn)由粗放型向質(zhì)量、效益型的轉(zhuǎn)變,低溫地板輻射采暖是一種最適合分戶計量收費,能夠節(jié)約能源的供熱方式。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,功能完善,為企業(yè)的管理運營發(fā)揮了巨大的作用,有一定的使用和推廣價值。我國的地域差異及生活習慣的特殊性要求各熱用戶合理地選擇地熱采暖的形式,最大限度地節(jié)約能源。

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