關(guān)于住宅供暖空調(diào)技術(shù)方案與運(yùn)行模式的分析

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的穩(wěn)步提高以及建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，住宅供暖空調(diào)市場規(guī)模和普及率都得到了迅速發(fā)展。文中就住宅供暖空調(diào)技術(shù)方案與運(yùn)行模式進(jìn)行簡要闡述。

關(guān)鍵詞：住宅供暖；空調(diào)；技術(shù)；運(yùn)行；

一、住宅供暖空調(diào)技術(shù)特點

按供暖方式的不同，住宅供暖技術(shù)還可分為：熱風(fēng)、輻射和自然對流三種方式。熱風(fēng)主要是指通過熱空氣加熱室溫的方式，如熱泵型空調(diào)器、燃?xì)獗趻鞝t+風(fēng)機(jī)盤管、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)等，該類方式在國內(nèi)一些地區(qū)應(yīng)用最廣泛。自然對流主要是通過散熱器供暖。輻射供暖方式包括電熱膜、電纜、地板供暖以及毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖等。末端加熱方式不同可分為：熱風(fēng)供暖系統(tǒng)、散熱器供暖系統(tǒng)和熱水輻射供暖系統(tǒng)。

1.區(qū)域集中供暖技術(shù)

區(qū)域集中供暖方式是以區(qū)域熱網(wǎng)或較大規(guī)模的集中供暖為熱源的方式，通常熱媒為蒸汽或熱水，常見的末端設(shè)備形式有風(fēng)機(jī)盤管、散熱器和地板輻射等。區(qū)域集中供暖細(xì)分傳統(tǒng)區(qū)域集中供暖、分散式集中供暖、分布式供暖系統(tǒng)以及小區(qū)集中空調(diào)供暖等。

傳統(tǒng)區(qū)域集中供暖常見于北方城市，目前國內(nèi)區(qū)域集中供暖系統(tǒng)絕大多數(shù)是以城市熱網(wǎng)或燃煤、燃?xì)狻⑷加汀⒋笮碗婂仩t作為熱源，通過外網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)與室內(nèi)系統(tǒng)連接。區(qū)域集中供暖必須建立一個局部或區(qū)域供暖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，這包括鍋爐、增壓系統(tǒng)、供水管線、采暖末端以及鍋爐房。這種供暖方式目前乃至今后一段時間仍是北方城市住宅供暖的中流砥柱。

分散式集中供暖是單個建筑單元、單個建筑或多個相鄰的使用性質(zhì)相同的建筑共同使用一個熱源供暖的方式，其熱源形式有燃煤、燃油、燃?xì)獾儒仩t。與區(qū)域集中供暖系統(tǒng)相比，這種集中供暖系統(tǒng)建設(shè)靈活，便于集中管理，方便維修。每個系統(tǒng)供熱面積小，便于調(diào)節(jié)和控制，特別是可根據(jù)作息時間控制采暖時間。且管網(wǎng)規(guī)模小，無中間換熱站，熱損失和動力消耗小，易克服水力失調(diào)，節(jié)約能源。其缺點是每個建筑單元、每個建筑需設(shè)單獨(dú)的鍋爐房，造成熱源數(shù)量較多，不易管理，容易造成空氣污染。若住宅樓尚未實現(xiàn)分戶熱計量，末端無調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)室內(nèi)過熱時，用戶一般開窗散熱調(diào)節(jié)而不是關(guān)小暖氣，有部分熱量損失，但低于區(qū)域集中供暖系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的區(qū)域集中供暖方式相比，系統(tǒng)投資較小、建設(shè)靈活，便于集中管理，方便維修。

2.分戶家庭供暖技術(shù)

分戶家庭供暖是最普遍的供暖方式，常見的方式有：熱泵型空調(diào)器、家用集中空調(diào)系統(tǒng)、家用燃?xì)忮仩t+風(fēng)機(jī)盤管/散熱器/輻射地板系統(tǒng)供暖和電供暖等。其中，分體式空調(diào)器，是最常見的升降溫方式。與輻射供暖和自然對流供暖相比，空調(diào)供暖容易造成室內(nèi)溫度上部空間溫度較高而下部空間溫度較低的情況，舒適性差。

家用燃?xì)忮仩t供暖是以天然氣、液化石油氣等作為能源，與家用集中空調(diào)系統(tǒng)相似，其末端形式有風(fēng)機(jī)盤管、散熱器、輻射地板、毛細(xì)管網(wǎng)輻射系統(tǒng)等，供暖方式采暖靈活方便、采暖時間及各房間溫度可調(diào)性強(qiáng)，可獨(dú)立計量。另外，家用燃?xì)忮仩t最大的優(yōu)點在于可滿足居民冬季采暖和全年生活熱水的雙重需求。與熱泵型家用集中空調(diào)系統(tǒng)相比，家用燃?xì)忮仩t運(yùn)行更穩(wěn)定。

3.其它供暖方式技術(shù)

太陽能供暖系統(tǒng)，屬于可再生能源供暖系統(tǒng)，對環(huán)境的污染最小，節(jié)能效果顯著，且熱效率最高，清潔干凈，不需要消耗自然資。但目前，國內(nèi)太陽能供暖技術(shù)處于概念炒作階段，技術(shù)不成熟，尤其對于日照率偏低的一些地區(qū)，其可適用性有待進(jìn)一步研究。

地源熱泵采暖系統(tǒng)，屬于可再生能源供暖系統(tǒng)，但該系統(tǒng)一方面造價高，另一方面受地理條件限制，但并不代表該技術(shù)可以適應(yīng)國內(nèi)所有地區(qū)，只是其具體應(yīng)用應(yīng)視具體場合而定。

二、住宅供暖空調(diào)方案的選擇

國內(nèi)一些地區(qū)住宅多采用的供暖空調(diào)方式為分戶供暖空調(diào)系統(tǒng)，其特點是按戶設(shè)置供暖空調(diào)設(shè)備，用戶可根據(jù)需求單獨(dú)控制。與傳統(tǒng)中央供暖空調(diào)系統(tǒng)等大規(guī)模工程相比，分戶式供暖空調(diào)系統(tǒng)工程規(guī)模小，投資少，未引起專家和設(shè)計師的足夠重視，通常設(shè)計過程中缺乏科學(xué)的設(shè)計原則和方案間的比較，而且方案的決定受用戶的主觀影響比較大，最終導(dǎo)致用戶使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)房間舒適性差、能耗高等問題。所以，文中分析的目的就是為了解決如何篩選出科學(xué)合理的分戶式供暖空調(diào)系統(tǒng)方案。

另一方面，住宅供暖空調(diào)系統(tǒng)的自身特點也決定其方案篩選過程具有以下特點：

1）多人、多學(xué)科、多層次、多目標(biāo)的綜合評價2）目的動態(tài)性3）評價內(nèi)容的不確定性和模糊性4）客觀性。

綜合上述住宅供暖空調(diào)市場特點和系統(tǒng)自身特點可知，住宅供暖空調(diào)方案篩選是一個涉及諸多方案比較的多目標(biāo)決策問題，存在量大且難于篩選的問題。為得到準(zhǔn)確的結(jié)果并將該問題簡化處理，本文采用分步驟逐層深入的方法優(yōu)選住宅供暖空調(diào)方案：

1）確定篩選對象

方案篩選的目的是盡可能的為住宅建筑提供最佳供暖空調(diào)系統(tǒng)，而實現(xiàn)該目的的前提是首先要獲得全面完善的方案集，包括任何技術(shù)類型和任何品牌的方案元素。因此，篩選對象就是包含現(xiàn)實中所有技術(shù)類型和所有品牌的戶式供暖空調(diào)系統(tǒng)的方案集合。

2）初步篩選

一方面，多樣化、多品牌的系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)庫，源源不斷的為實際項目提供參考；另一方面，國家和地方政策法規(guī)（能源政策和結(jié)構(gòu)等）、項目自身特點（包括地理位置、場地氣候環(huán)境、可利用能源、地形地貌、場邊周邊環(huán)境等）也為技術(shù)的應(yīng)用提供了限制或者有利條件。因此，針對特定建筑，應(yīng)根據(jù)項目自身特點（包括氣象條件、當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)、建筑物功能及用途、當(dāng)?shù)卣吆铜h(huán)境保護(hù)等）和用戶要求，并結(jié)合各方案的技術(shù)特點，初步篩選掉一些明顯不符合項目需求的方案。

3）綜合評價與篩選

采用多目標(biāo)決策分析方法，對初步篩選后的方案集進(jìn)行綜合評價并排序，最后獲得適合該特定建筑的最優(yōu)方案。

三、地板輻射供暖系統(tǒng)間歇運(yùn)行模式

1、供暖房間熱平衡

目前常用的供暖運(yùn)行模式有：連續(xù)運(yùn)行模式和間歇運(yùn)行模式，且后者更廣泛應(yīng)用于住宅建筑領(lǐng)域。因此，本文較優(yōu)運(yùn)行策略研究對象主要是間歇供暖運(yùn)行模式。間歇供暖就是對于非全天使用的建筑物，只保證在工作時間或需要的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計溫度，其他時間允許室內(nèi)自然降溫以利節(jié)能的供暖方式。根據(jù)間歇模式下室溫變化特點，可將間歇模式劃分為三個階段：升溫階段、穩(wěn)定階段和降溫階段。

1.1 升溫階段房間的熱平衡

冬季供暖房間的熱源主要有照明、人員及設(shè)備等內(nèi)擾，太陽輻射以及供暖設(shè)施。熱源主要以對流和輻射的方式將熱量送入房間，其中，對流方式傳遞的熱量直接散發(fā)到房間空氣中，以維持室內(nèi)設(shè)定溫度；而以輻射方式傳遞的得熱部分則首先貯存到家具、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等內(nèi)表面中，再以對流方式逐時散入到房間空氣中。因此，當(dāng)供暖系統(tǒng)運(yùn)行時，供暖房間的動態(tài)熱平衡模型可文字表述為：通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量+冷風(fēng)滲透和侵入耗熱量+房間的蓄熱量=太陽輻射得熱+各種內(nèi)擾得熱+供暖設(shè)施散熱量。

需注意的是：在現(xiàn)行供暖熱負(fù)荷的計算方法中，太陽輻射得熱量不單獨(dú)計算，而是通過朝向修正的方法，按一定比例將其融入到維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量中；當(dāng)有非供暖鄰室時，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量包括通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量和通過內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量。

1.2 停運(yùn)階段房間的熱平衡模型

當(dāng)供暖系統(tǒng)間歇運(yùn)行時，系統(tǒng)停止運(yùn)行，向房間提供的熱量=0。但由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)家具、設(shè)備及供暖設(shè)施等蓄熱作用，仍會向室內(nèi)空氣提供部分熱量，從而減緩室內(nèi)溫度的下降速度。該階段房間的熱平衡，可用文字表述為：

通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量+冷風(fēng)滲透和侵入耗熱量+房間的蓄熱量+供暖設(shè)備蓄熱量=太陽輻射得熱+各種內(nèi)擾得熱。

結(jié)束語

從上述分析可知，供暖問題，越來越受到各方面的關(guān)注。用戶滿意，供暖部門有效益，又能為國家節(jié)約能源，實現(xiàn)各方面共贏，形成良性循環(huán)，應(yīng)是供暖所要達(dá)到的最佳狀態(tài)。文中以供暖房間熱平衡方程為理論基礎(chǔ)，分析供暖系統(tǒng)間歇運(yùn)行模式，包括升溫階段和停運(yùn)階段室溫變化。