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地热采暖今天开始报名了。
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地热采暖今天开始报名了。
c8sw9mm
发表于
2005-07-26
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本文对近年来住宅供暖技术的发展作了概述。重点提出:任何一种供暖技术都有其优点,同时也都有其局限性和弊病,并不存在“最好的”, 只有在现实工程条件下“比较适合”的,很难进行最优化选择。设计的责任是扬长避短,充分发扬特定供暖技术的优点,尽可能减少其局限性和弊病。供暖制度的改革,将越来越使供暖费用的高低,成为住宅供暖技术优化选择至关重要的因素。其中新型的地热采暖异军突起以其舒适、健康、环保、经济等特点,已有逐渐取代传统散热器供暖之势。在与中央空调的整合中也起到了替代作用。
转自:www.xiaokangdinuan.com
1 发展的主要动向
1.1 供暖技术的多元化
住宅供暖技术近年来的突出动向,是多元化发展。多元化的供暖技术,使开发建设单位、政府的政策导向、消费者(即住宅的购买者)、设计单位和有关产品的生产厂商, 都面临着较多选择而又难以选择的处境。
要较清晰地表达多元化的供暖技术,可按下列层次加以归纳:
(1) 采用能源:由于能源结构的变化和煤在许多城市的限制使用,现已形成煤、燃气、油和电四种主要能源。同时,水、空气、土壤和太阳能等新能源,也在积极开发之中。
(2) 热源形式:在燃煤的条件下,采暖热源的大型化集中是技术进步的发展方向,而在采用其它能源的条件下,大型化热源的优势消失,除热电联产集中供暖以外,小型集中和分户供暖,显示出多方面的优越性。
(3) 具体采暖方式:传统的散热器对流采暖方式,目前虽然仍是主流,但由于多种原因,正在向辐射采暖方式或完全的空气对流(热风)采暖方式扩展。
每一种具体的供暖技术,都是上述这三个层次的排列组合。
1.2 供暖制度改革和集中供暖热计量对传统供暖技术的冲击
(1) 供暖制度改革的核心问题,是变福利供暖为用热的商品化。热作为商品必然需要计量,供暖技术应该较好地满足计量的要求。
(2) 热计量的实施,将会涉及到建筑设计布局、供暖系统型式和供暖运行管理模式等多方面的变化。对供热部门的供热质量、运行和经营水平, 会有更高的要求,弄得不好,供热部门的经济效益会有明显下降。
(3) 热计量的实施难度和需投入均较大,应从建筑热工和热环境的现实状况出发, 正确处理“投入” 和“产出”的关系,纠正分户热计量就是“分户热表加温控阀”的片面认识和做法。
1.3 供暖供冷兼用和采暖空调方式的个性化选择
经济发展带来了提高生活质量的要求,而提高生活质量的重要内容,是改善居住环境的热舒适度。目前,有几个日益突出的趋向:
(1) 设置采暖的地区在扩大,即全年日平均室外温度等于或低于5℃少于90天的地区,也需要设置采暖设施。
(2) 采暖地区的采暖期在延长,以日平均室外温度等于或低于5℃做为采暖期的界线,已逐步被突破。
(3) 不仅要求在冬季采暖,而且要求改善居住空间全年的热环境质量和热舒适度,单一供暖功能向供暖供冷兼用发展。
(4) 采暖空调方式的个性化要求,在一个区域内,甚至在一幢住宅内,要求能对采暖空调方式有多种选择。
2 供暖费用的高低将影响各种供暖技术的发展空间
供暖技术的发展动向说明,很难进行最优化选择。事实上,任何一种供暖技术都有其优点,同时也都有其局限性和弊病。并不存在“最好的”,只有在现实工程条件下“比较适合”的。开发建设单位优化选择的主要关注点, 是投资及其效益: 建设费用、建设程序、物业管理, 形成的“卖点”等。政府政策导向优化选择的主要关注点, 是环保、节能、能源政策、公共安全和供暖费用的改革等。而消费者即住宅的购买者优化选择的主要关注点, 则是供暖的热舒适度、安全和可靠性、装饰效果和供暖费用的可承受度等。设计的责任是扬长避短,充分发扬特定供暖技术的优点,尽可能减少其局限性和弊病。
但是,供暖制度的改革,将越来越使供暖费用的高低,成为住宅供暖技术优化选择至关重要的因素。
2.1 供暖费用高低的关键因素是建筑能耗水平
注重建筑节能,其实比对采暖空调技术本身的选择更加显得重要。无论何种供暖技术,都要考虑业主购房时对预期供暖费用高低的挑剔。供暖费用高低的首要决定因素,是建筑的能耗水平。高能耗的住宅,只能适应按面积收取供暖费、福利供暖、燃煤锅炉房或热电联产的集中供暖。其它多种供暖方式,包括分户热计量的集中供暖,居住者都会对直接负担的供暖费高低十分敏感。
按相同的标准比较,建筑热工先进国家住宅供暖和供冷的能耗量,只有我国普通住宅的三分之一。因此,北京地区正在准备实施建筑节能的第三步目标,即在95年节能设计标准的基础上,再节能30%。如果以1980年作为比较基础,则新标准规定的能耗,将节能65%,约为1980年住宅能耗量的1/3。这不仅可以从根本上降低供暖费用,而且可以得到更好的热舒适感。有的地区的开发建设单位,连95年住宅节能设计标准都不愿意认真执行,却热衷于采用分户供暖方式或推行热计量和分户控制,这是一种本末倒置的“短视”行为。
2.2 供暖费用比较要用同一标准
供暖费用的主要构成因素是能源费用。应该用同一建筑热工条件所决定的能耗量标准来计算和比较供暖费用,这就是《民用建筑设计节能标准》所规定的采暖地区的普通住宅耗热量指标。例如:《民用建筑设计节能标准》规定北京地区的耗热量指标不应大于20.6W/ m2, 按采暖期125天、每天24小时计算,全采暖期总耗热量为61.8kWh/ m2。无论采用何种能源和供暖方式,都必须为建筑提供这一有效总热量,因此应该以此计算和比较各种供暖技术的供暖费用。
2.3 供暖费用的比较
除了耗热量以外,供暖费用还与供暖设备的热效率和不同地区的能源价格有关。北京地区得到每10000kcal(41.9MJ)有效热量和单位建筑面积,各种能源和供暖方式的能源费和供暖费,作如下比较: (单位为元)
按能源热值计的能源费用
考虑转换效后按能源热值计的能源费用
单位建筑面积的能源费用
供暖费
备 注
燃煤锅炉房
0.75
1.07
5.69
20
按每吨300元, 热效率取0.7
热电联产供热
1.13
1.26
6.68
24
按27元/GJ, 热效率取0.9
户用天然气
2.27
2.83
15.03
按每m31.9元, 热效率取0.80
天然气锅炉房
2.14
2.38
12.65
30
按每m31.8元, 热效率取0.90
燃油锅炉房
2.70
3.00
15.94
30
按每吨3000元, 热效率0.9
直接电热供暖
5.12
5.12
27.18
按每度0.44元, 热效率取 1
热泵供暖
5.12
2.56
13.59
按每度0.44元, 热效率取 2
注: 1.天然气热值按8400kcal(35MJ)/Hm3计。
2.“单位供暖建筑面积的能源费用”,系按节能住宅建筑耗热量指标不超过20.6W/m2 计 算所得。
3 关于集中供暖
集中供暖应定义为: 由集中热源提供的热媒, 通过管道系统向各幢建筑或住宅各户供给热量的供暖方式。目前, 在燃煤被限制的城市,主要有:热电联产的城市热网、燃煤改燃气的集中锅炉房或地区供热厂、燃油或燃气的小型集中锅炉房(包括设置于地下室或屋顶机房的“楼栋锅炉房”)、带有蓄热装置的小型电热集中锅炉房和水源热泵冷热源系统等。
从能源总效率、供暖质量、环境保护、防火和安全保障、卫生条件、建筑造价和采暖费用等诸多因素, 集中供暖具有很大优势。其中以热电联产的城市热网热源的优势, 体现得最为充分。
集中供暖在分户热计量时,如果能采用较为合理的采暖费分摊办法,还可以缓解公寓式集合住宅分户独立热源采暖难以解决的户间传热和公共空间热环境等难题。
但是, 还是应该正视和切实摆脱优势不能充分发挥、弊病和缺陷由于面临其它热源形式的比较和挑战更显突出的局面,集中供暖才能取得发展空间。主要有:
(1) 热电联产的热网热源投资费用过高,北京某40万m2开发小区热力公司报出的投资费用估算, 仅包括管线和热交换站就高达1600万元, 约折合400元/m2。
(2) 热价和能源费用虽然不高, 但供暖费并不低。2001年调价后北京地区热电厂的热价由12元/GJ提高为27元/GJ,折为每kWh为0.097元,按符合建筑节能标准住宅的耗热量指标(20.6W/m2)计算, 每平方米建筑面积的年耗热量约为61.8kWh, 考虑热网输送效率后,热电厂的热价因素仅需6.68元/m2,而热力公司向热用户收取的采暖费是24元/ m2。燃煤集中锅炉房改为燃用天然气后, 住宅的供暖费由18元/ m2,提高为28元/ m2, 现又提高为30元/ m2。而采用直接电热供暖,其采暖费仅略高于热电联产集中供热采暖,低于天然气锅炉房集中供暖。
(3) 过大的供暖规模, 使输送能耗增大, 又因水力失调而使采暖建筑冷热不均成为常见病。
(4) 低标准的供暖期和供暖温度、不能自主控制室温等低水平供暖状况,很难满足用户日益提高的对热环境舒适度需求。
(5) 由于设备、材料、施工质量和运行维修水平等因素, 系统漏水致使住宅家装损坏的事故, 时有发生。
(6) 供热企业收费问题的困惑。
(7) 分户热计量的实施难度和需要的投入均较大,弄得不好,不但未达到节能和提高供暖质量的目的,反而由于投入过高而导致高成本和过高的供暖费。
集中供热以后的可行方式,可能只有: 电热冷三联供;热电联产的城市热网; 燃油或燃气的小型集中锅炉房; 有蓄热装置的小型电热集中锅炉房; 水源热泵冷热源系统。燃煤改燃气的大型集中锅炉房,只能是暂时环保过渡措施,会因运行成本过高而陷入困境。
从提高供热效率和供暖质量考虑,当采用热电联产热网或地区供热厂为热源时,热交换站的供热规模宜趋向于小型化。燃用天然气或电热锅炉房的供热规模也应加以控制。例如:高层建筑区不宜超过 50000 m2, 非高层建筑区不宜超过 30000 m2。
4 关于燃气分户供暖
能源结构的多元化,使得集中供暖已非必须。燃气分户供暖的出现、存在和发展,有其相对合理性。燃气分户供暖的投资费用,在某些条件下较其他热源方式高, 但不需设置集中热源和区域管网, 可以减少用地和简化建设程序, 对开发建设单位总体是有利的。分户供暖自然解决了分户热计量和拖欠供暖费等问题, 可避免集中系统需要进行的频繁调节,对物业管理也是有利的。对用户, 除可自主延长供暖期和提高供暖温度外, 节能住宅可能实现的低供暖费, 也有一定吸引力。燃气的分户热源供暖, 有以下几种方式:
(1) 燃气热水炉。燃气热水炉可用于散热器或低温热水地板辐射供暖,还可兼供生活热水。符合节能设计标准的北京地区普通住宅,采用户式燃气热水炉采暖, 按比较实际的燃烧效率, 全供暖季的天然气费用和水泵电费, 约可控制在18元/ m2左右, 能够得到用户的认可。
(2) 燃气热风炉供暖。系统较简化、投资费用较低的户式燃气热风炉,配有送、回风管系。建筑面积120 m2 左右的套型,连风管在内的成套设备价格约8000元。
有进口产品,也已经有国产化产品。据北京某试点工程测试, 全采暖季的燃气费和电费与燃气热水炉基本持平。此种方式虽风管要占用一定空间, 热舒适度相对稍差, 但可提供有组织新风,且能为住户保留功能扩展条件, 例如: 可在送风管系上配置户式空调机组的蒸发冷却器, 利用同一风系统实现冬季供暖和夏季供冷的结合。
(3) 燃气红外线辐射供暖。燃气红外线辐射供暖是另一种分户供暖方式。燃气在燃烧室燃烧后, 燃烧产物和被加热后的空气, 流经在风机负压端的散热管后排出室外, 散热管结合室内装饰敷设于房间上部, 产生红外线传递热量。如处理得当, 其热舒适度节能效果和安全性, 以及系统和设施的简单配置, 可能会优于燃气热水炉或燃气热风炉, 但在北京尚未有住宅试点工程。
以户式燃气热水炉为例,应重点解决好以下问题:
(1) 燃气比燃煤虽然相对清洁, 但是由于分散到每家每户, 其燃烧产物对于区域空气环境质量的影响是存在的。特别是高层住宅,应按照《住宅设计规范》的规定,设置烟囱引至高于屋顶排放。
(2) 防火和安全保障问题。在多层特别是高层住宅中, 燃气采暖炉一般置于空间不大的厨房或阳台, 紧临居住空间, 由于多种原因事故时有发生。应尽快制定技术标准加以规范, 并严格选择有较高安全保障和有较好维修服务保障的的产品。
(3) 根据实态调查,户式燃气热水炉虽然生产厂提供的额定热效率大多高达90%,但实际上全采暖期的平均热效率普遍较低。热效率低的主要原因,一是选型偏大,而且不论套型面积和负荷大小, 均采同一型号炉型;二是不适当的燃烧调节方式。在全采暖期内,绝大部分时间是部分负荷运行,在部分燃烧负荷时,如果按额定负荷确定的排烟量不变,就造成过剩空气系数过大,使实际热效率大幅度降低,选型偏大时更是这样。因此,应根据不同套型,选择与采暖负荷相适应、有适当裕量、在不同负荷率时均有较高效率的炉型。并宜采用全负荷燃烧和停止燃烧的简易两位燃烧调节方式的炉型,否则宜采用能够对应于燃烧量改变排烟量的炉型。
(4) 配套循环水泵与系统的不合理匹配。许多燃气热水炉配套循环水泵的流量和炉外剩余水头不明,同样容量的炉子,不区别散热器采暖、地板辐射采暖或空调水系统,不区别系统的水力特性,配套采用相同的循环水泵。
(5) 同时供应生活热水,是一种不甚合理的兼用功能,不仅导致选型偏大而降低热效率,也使使用寿命缩短,在热水输送距离较长时浪费热能量。
5 关于电热直接供暖
近年以来, 许多地区冬季电力资源充足, 电力部门大力鼓励用电。北京地区以及其它许多地区的一些住宅小区, 已开始推行电热供暖,而且主要是电热直接供暖。电力资源来自于火力发电时, 平均热电转换效率约为33%, 再加上输配效率约为90%, 如采用电热直接供暖, 能源综合效率只有约30%,远低于燃煤、燃油或燃气锅炉更低于热电联产供暖的能源综合效率,是能源的低效率应用。对大气环境的污染是锅炉供暖的一倍,只不过是污染地的转移。此外, 以为冬季采暖用电可以由夏季空调用电替代的概念是不准确的,虽然住宅的冬季热负荷可能与夏季冷负荷相近, 但采用电热直接供暖用电负荷约是夏季空调用电负荷的3倍, 因此, 应对电力供应的宏观平衡条件进行全面评估。
电热直接采暖可行性的依据是:平衡季节性电力资源局部过剩;在实行优惠政策条件下的投资费用不高;可改善局部大气环境;由于调节的较大灵活性,具备节约运行费用的有利条件,例如: 可以实行适合于使用要求的间歇供暖,在保证使用时间内热舒适度的前提下, 适当降低全供暖期平均室温;如采用辐射供暖方式, 形成的较合理的室内温度场分布和等效热舒适度, 还可节约热能约10%。因此,其供暖运行费用,与优惠的电价相配合,对于比较节能住宅还是可以承受的。供暖耗热量较大的不节能或入住率较低的住宅, 则会使用户经济上不堪重负。
电热直接供暖除了早已进入住宅的普通电散热器、电热辐射供暖器和电暖风机等作为集中供暖的自备辅助供暖设施外, 主要有:
(1) 顶棚电热膜辐射供暖。单位建筑面积造价(含装饰材料和安装费), 可控制在100元/m2以下。是建设标准较低的节能住宅可供选用的一种供暖方式。住宅具有层高较低、人员长时间停留、居住人群对供暖热舒适度的要求较高的特点, 应用顶棚电热膜辐射供暖, 需要深入解决好几个关键问题,例如:合理的辐射体表面温度限制和分室温度调节控制手段等。
(2) 用发热电缆作为地板辐射供暖。其供暖热舒适度和热惰性, 均较顶棚电热膜辐射供暖为佳, 近来价格也已降低到与电热膜相近水平,但应深入解决好地面设施和家具覆盖后的安全问题, 以及设计方面的一些深层次问题。
(3) 电热水炉。也是一种电热分户供暖方式, 投资费用和燃气热水炉相近, 可用作散热器或低温热水地板辐射供暖热源, 但为节能, 最好配用低温热水地板辐射供暖。
6 关于电动热泵供暖
节约用电的较好方式是采用热泵供热,多种热泵的综合制热系数均可达到2.5或3,即单位用电量可以获得2.5—3倍甚至更多的热量。即使部分采用, 也能使相同供热量的耗电量有较大幅度的降低。
电动热泵的表达和分类有点混乱。应该主要分为空气源热泵、水环热泵和地源热泵三大类。地源热泵又可分为地表水源、地下水源和土壤源热泵。
用空气源热泵型空调机或空气源热泵型冷热水机组供暖,严寒和寒冷地区在低温条件下供暖能力有限, 融霜过程又会使供热中断,不仅降低供暖能力, 也因周期性制热造成不适感,应选择具有自动除融霜功能的机组,并按冬季最不利条件下的供暖能力, 确定机组容量或设置辅助热源。此外,机组性能的选择和设置位置, 应妥善解决好室外机的噪声和热交换对环境的影响。
在年平均气温为10--20℃的地区,都有条件利用地源热泵提供冷源和热源。地下水和地表水源热泵主要取决于要具备可靠的水源条件,并应符合当地的水文地质管理规定。每万平方米建筑面积(以一般写字楼或酒店为例)的冬季采暖和夏季空调,约需要抽取和回灌地下水量60m3/h左右,因此建筑容积率大于1的建筑区,盲目采用地下水源热泵是不可靠的。土壤源(埋管)热泵则仅适合于建筑容积率较低的别墅类居住区,根据国外资料介绍,埋管用地面积, 应为采暖空调建筑面积的35—50%。
地源热泵系统有热泵机组集中设置或分散设置两种系统型式。对于住宅,可能采用热泵机组分散设置的型式,更便于能耗的分户计量,更有利于减少能量的无效损失。
水环热泵有一个封闭的集中循环水系统,而空气处理机组是分散的。本来适合于具有常年冷负荷建筑热工“内区” 冬季有大量稳定热回收的建筑,以实现冷热量的综合利用,所有房间在夏季需要同时供冷和冬季需要同时供热的建筑,从投资、能耗等方面综合衡量,并不能占有优势。由于具备主体能耗可以分部计量的优点,目前,已经扩大应用到出租写字楼、商场、商住楼和高档公寓住宅等。
空气源热泵和水环热泵的耦合,可能是寒冷地区、又缺乏水源条件时采用热泵供暖的一种出路。哈尔滨工业大学和湖南大学正在立项进行研究开发。经试验:空气源热泵可在—15℃的条件下,取得13℃以上的水温,而用13℃以上的水通过水环热泵,制取50℃以上的水供暖,则已经是很成熟的技术。
7 关于地热水的梯级利用
地热水利用和地下水源热泵,是性质不同的两种热源方式。地下水源热泵的水,只是热量的载体,通过浅层地下水的抽取和回灌,实现热量的转移,因而可以冬季供热和夏季供冷,其供热和供冷的能力,取决于略高于当地年平均气温的浅层地下水温度和可能达到的抽取和回灌水量。而抽取深度达数千公尺的温度较高的地热水,是不回灌的,一般只能供热,其供热能力取决于深层地热水的稳定出水量和出水温度。因此,应尽可能挖掘其热焓,按地热水温度的高低,选用不同的散热设备来分级利用地热的能量,即实现地热水的梯级利用。
一般采用以下步骤:
1.经适当处理后的深层地热水,通过热交换,提供较高水温的二次水,先供需要较高水温散热设备(如散热器等)供热。
2.用上述供热后回水,供需要中间水温的散热设备(如风机盘管或低温地板辐射供暖等)供热。
3.用上述低于40℃的回水,通过热泵机组的提升,再提供中间水温的散热设备(如风机盘管或低温地板辐射供暖等)供热。
4.最后,水温较低的地热水作为生活或游泳池补水等使用。
8 关于采暖和供冷兼用的户式空调
采暖和供冷兼用的户式空调方式很多,在可采用的能源条件受限以后,选择的主要问题,首先是冷热源配置形式,其次才是具体的供暖空调方式。
热源和冷源的配置形式,无非是以下三种,即:热源和冷源均分散;热源集中和冷源分散;热源和冷源均集中。
热源和冷源均分散的配置形式可采用:电动制冷和燃气热风相结合的全空气户式空调系统(LENNOX模式);户式空气热泵型空调机组带全空气系统;户式空气热泵型冷热水机组带风机盘管系统;户式风冷型冷水机和户式燃气热水炉带全空气系统或风机盘管系统;户式燃气直燃型冷热水机组带全空气系统或风机盘管系统;VRV热泵型空调系统;水环热泵型空调机组带全空气系统;水环热泵型冷热水机组带风机盘管系统等。或采用住户自行配置冷暖型分体式空调机的低标准常见模式。
热源集中和冷源分散的配置形式可采用: 采用户式风冷型空调机组冷源(加集中热源水加热盘管)带全空气空调系统;户式风冷型冷水机组带风机盘管(冬季可转换为集中热源或采用分别有冷却盘管加热盘管的风机盘管)、VRV单冷型电动制冷和室内机上加集中热源水加热盘管等。
上述两种均属冷源分散的配置形式,但当每套住宅的建筑面积较大时,例如达到120m2以上时,户式空调机组或冷水机组,需制冷量10kW、输入功率3.5kW以上的三相四线电源,室外机噪声约达60dB以上,且需有较好的空气热交换条件,需供热时机组容量尚需加大,在公寓式集合住宅中似较难采用。
热源和冷源均集中、同时实行冷热量分户计量的户内供暖空调方式选择的关键,是要确定供暖和供冷分别设置,还是供暖和供冷兼用。单一的供暖设施可采用散热器、低温热水地板辐射供暖等。单一的供冷设施,可采用风机盘管机组或全空气系统。供暖和供冷分别设置,尤其是采用地板辐射供暖时,可提高供暖的舒适度,但从占用建筑空间和造价方面权衡,还是以供暖和供冷兼用为宜。
供暖和供冷兼用的户内系统配置形式有风机盘管机组和全空气系统两种通常方法,各有优缺点。风机盘管机组便于分室温度调控,较为节能,但水系统管道多,不便于有组织供给新风和冬季加湿。全空气系统的优缺点正好相反。除此以外,北京锋尚国际公寓推出了一种应用于节能住宅的新型供暖空调方式,即冷暖顶棚加新风系统。这几种方式占用建筑空间和造价相近。鉴于建筑设计常采用由用户灵活分隔空间的思路,在集中冷热源管道到户的条件下,户内系统采用上述三种方式中的任一种方式,也可以由用户自主选择确定。
9 关于所谓“告别暖气空调时代”
上述由瑞士某企业建筑热工专家设计的住宅工程——锋尚国际公寓,提出并首次在公寓中应用了一种暖通空调技术,曾被夸张地称为“告别暖气空调时代”,这是一种商业抄作的广告词,事实上它并不是不需要暖气空调,只不过是采用另一种暖气空调方式而已。其实,建筑热工达到的低能耗是它的主要特点。该工程主要围护结构的传热系数为:外墙 0.37W/m2? K;屋顶0.2W/m2? K; 外窗在卷帘关闭时为1.85W/m2? K,卷帘开启时为2.20W/m2? K;外窗的密闭性能良好且有优良的外遮阳设施,建筑体型系数也较小,采暖设计耗热量指标 ≤25 W/m2。因而,开发商才有可能向业主承诺供暖费每采暖季为17.8元/m2,夏季的空调费则为9.8元/m2 。
锋尚国际公寓的具体做法是:
1.将PB管浇注在楼板结构层内,冬天通过热媒水,形成热辐射,夏天通过冷媒水,形成冷辐射。主要是顶板的冷热辐射,故可称为“冷暖顶棚”。
2.采用集中新风系统,将经全热回收并经冷热处理的新风,经敷设于楼板垫层内高度为50mm的风管,送至房间下部,采用类似于“置换通风”的气流组织方式。
这种暖气空调方式可能存在一定隐患 ,主要是指:
1.基本照搬欧洲一些小型公共建筑的做法,并无在住宅中应用的成熟经验。而公共建筑和住宅的使用功能。欧洲和北京的气候特征,又有明显的差别。
2.将塑料类管材敷设在楼板结构层内,存在安全隐患,且不符合有关规范和标准的规定。在大面积的多工种交叉作业施工过程中,难以避免发生对塑料管材的机械划伤,将减小管材有效承压断面。而塑料类管材的使用寿命,主要取决于热作用的累积,即使可以承受施工验收阶段的试压,但难以确保经长期热作用后的可靠性。
3.采用顶板的冷热辐射和有组织的新风送风系统,在冬季供暖应无问题,只是舒适度略逊于地板辐射供暖。但夏季减焓除湿的空调过程,如果在运行中难以有效控制室内空气的湿度和辐射体温度,会存在结露的隐患。
4.顶板的冷辐射只能负担减焓过程,为控制夏季结露,板面温度应不低于室内设计工况的露点温度(例如不低于20℃),除湿过程则要依靠有组织的新风送风,应将新风处理到绝对湿度(含湿量)低于室内空气设计状态的绝对湿度,以吸收室内散湿量(湿负荷)。顶板冷辐射和新风能承担的冷负荷有限,最大约只有60W/m2,显然不适合能耗较大的一般建筑。
5.简单仿效公共建筑的集中新风系统,可能不符合住宅的使用特点。每套住宅的新风送风量,不仅要满足卫生要求,还要满足湿平衡需要。住宅满足卫生要求的风量有较大的变化,例如在炊事时间内,送风量应不小于抽油烟机的排风量,以维持室内的合理正压,而在非炊事时间或无人居留期间,送风量应该减小以节能。集中的新风系统不仅不利于防火,也难以满足上述变风量要求。
在北京另一个住宅工程中,为确保工程的长期质量,在峰尚国际公寓做法的基础上,提出了如下改进的设计方案:将塑料管敷设于地面垫层内,构造做法上比较成熟,改为地板辐射;改为采用户式新风处理机组;新风管布置在走廊等非主要空间上部,送至主要居住空间;冷热媒先流经新风机组,再进入地板辐射系统。
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转自:www.xiaokangdinuan.com
1 发展的主要动向
1.1 供暖技术的多元化
住宅供暖技术近年来的突出动向,是多元化发展。多元化的供暖技术,使开发建设单位、政府的政策导向、消费者(即住宅的购买者)、设计单位和有关产品的生产厂商, 都面临着较多选择而又难以选择的处境。
要较清晰地表达多元化的供暖技术,可按下列层次加以归纳:
(1) 采用能源:由于能源结构的变化和煤在许多城市的限制使用,现已形成煤、燃气、油和电四种主要能源。同时,水、空气、土壤和太阳能等新能源,也在积极开发之中。
(2) 热源形式:在燃煤的条件下,采暖热源的大型化集中是技术进步的发展方向,而在采用其它能源的条件下,大型化热源的优势消失,除热电联产集中供暖以外,小型集中和分户供暖,显示出多方面的优越性。
(3) 具体采暖方式:传统的散热器对流采暖方式,目前虽然仍是主流,但由于多种原因,正在向辐射采暖方式或完全的空气对流(热风)采暖方式扩展。
每一种具体的供暖技术,都是上述这三个层次的排列组合。
1.2 供暖制度改革和集中供暖热计量对传统供暖技术的冲击
(1) 供暖制度改革的核心问题,是变福利供暖为用热的商品化。热作为商品必然需要计量,供暖技术应该较好地满足计量的要求。
(2) 热计量的实施,将会涉及到建筑设计布局、供暖系统型式和供暖运行管理模式等多方面的变化。对供热部门的供热质量、运行和经营水平, 会有更高的要求,弄得不好,供热部门的经济效益会有明显下降。
(3) 热计量的实施难度和需投入均较大,应从建筑热工和热环境的现实状况出发, 正确处理“投入” 和“产出”的关系,纠正分户热计量就是“分户热表加温控阀”的片面认识和做法。
1.3 供暖供冷兼用和采暖空调方式的个性化选择
经济发展带来了提高生活质量的要求,而提高生活质量的重要内容,是改善居住环境的热舒适度。目前,有几个日益突出的趋向:
(1) 设置采暖的地区在扩大,即全年日平均室外温度等于或低于5℃少于90天的地区,也需要设置采暖设施。
(2) 采暖地区的采暖期在延长,以日平均室外温度等于或低于5℃做为采暖期的界线,已逐步被突破。
(3) 不仅要求在冬季采暖,而且要求改善居住空间全年的热环境质量和热舒适度,单一供暖功能向供暖供冷兼用发展。
(4) 采暖空调方式的个性化要求,在一个区域内,甚至在一幢住宅内,要求能对采暖空调方式有多种选择。
2 供暖费用的高低将影响各种供暖技术的发展空间
供暖技术的发展动向说明,很难进行最优化选择。事实上,任何一种供暖技术都有其优点,同时也都有其局限性和弊病。并不存在“最好的”,只有在现实工程条件下“比较适合”的。开发建设单位优化选择的主要关注点, 是投资及其效益: 建设费用、建设程序、物业管理, 形成的“卖点”等。政府政策导向优化选择的主要关注点, 是环保、节能、能源政策、公共安全和供暖费用的改革等。而消费者即住宅的购买者优化选择的主要关注点, 则是供暖的热舒适度、安全和可靠性、装饰效果和供暖费用的可承受度等。设计的责任是扬长避短,充分发扬特定供暖技术的优点,尽可能减少其局限性和弊病。
但是,供暖制度的改革,将越来越使供暖费用的高低,成为住宅供暖技术优化选择至关重要的因素。
2.1 供暖费用高低的关键因素是建筑能耗水平
注重建筑节能,其实比对采暖空调技术本身的选择更加显得重要。无论何种供暖技术,都要考虑业主购房时对预期供暖费用高低的挑剔。供暖费用高低的首要决定因素,是建筑的能耗水平。高能耗的住宅,只能适应按面积收取供暖费、福利供暖、燃煤锅炉房或热电联产的集中供暖。其它多种供暖方式,包括分户热计量的集中供暖,居住者都会对直接负担的供暖费高低十分敏感。
按相同的标准比较,建筑热工先进国家住宅供暖和供冷的能耗量,只有我国普通住宅的三分之一。因此,北京地区正在准备实施建筑节能的第三步目标,即在95年节能设计标准的基础上,再节能30%。如果以1980年作为比较基础,则新标准规定的能耗,将节能65%,约为1980年住宅能耗量的1/3。这不仅可以从根本上降低供暖费用,而且可以得到更好的热舒适感。有的地区的开发建设单位,连95年住宅节能设计标准都不愿意认真执行,却热衷于采用分户供暖方式或推行热计量和分户控制,这是一种本末倒置的“短视”行为。
2.2 供暖费用比较要用同一标准
供暖费用的主要构成因素是能源费用。应该用同一建筑热工条件所决定的能耗量标准来计算和比较供暖费用,这就是《民用建筑设计节能标准》所规定的采暖地区的普通住宅耗热量指标。例如:《民用建筑设计节能标准》规定北京地区的耗热量指标不应大于20.6W/ m2, 按采暖期125天、每天24小时计算,全采暖期总耗热量为61.8kWh/ m2。无论采用何种能源和供暖方式,都必须为建筑提供这一有效总热量,因此应该以此计算和比较各种供暖技术的供暖费用。
2.3 供暖费用的比较
除了耗热量以外,供暖费用还与供暖设备的热效率和不同地区的能源价格有关。北京地区得到每10000kcal(41.9MJ)有效热量和单位建筑面积,各种能源和供暖方式的能源费和供暖费,作如下比较: (单位为元)
按能源热值计的能源费用
考虑转换效后按能源热值计的能源费用
单位建筑面积的能源费用
供暖费
备 注
燃煤锅炉房
0.75
1.07
5.69
20
按每吨300元, 热效率取0.7
热电联产供热
1.13
1.26
6.68
24
按27元/GJ, 热效率取0.9
户用天然气
2.27
2.83
15.03
按每m31.9元, 热效率取0.80
天然气锅炉房
2.14
2.38
12.65
30
按每m31.8元, 热效率取0.90
燃油锅炉房
2.70
3.00
15.94
30
按每吨3000元, 热效率0.9
直接电热供暖
5.12
5.12
27.18
按每度0.44元, 热效率取 1
热泵供暖
5.12
2.56
13.59
按每度0.44元, 热效率取 2
注: 1.天然气热值按8400kcal(35MJ)/Hm3计。
2.“单位供暖建筑面积的能源费用”,系按节能住宅建筑耗热量指标不超过20.6W/m2 计 算所得。
3 关于集中供暖
集中供暖应定义为: 由集中热源提供的热媒, 通过管道系统向各幢建筑或住宅各户供给热量的供暖方式。目前, 在燃煤被限制的城市,主要有:热电联产的城市热网、燃煤改燃气的集中锅炉房或地区供热厂、燃油或燃气的小型集中锅炉房(包括设置于地下室或屋顶机房的“楼栋锅炉房”)、带有蓄热装置的小型电热集中锅炉房和水源热泵冷热源系统等。
从能源总效率、供暖质量、环境保护、防火和安全保障、卫生条件、建筑造价和采暖费用等诸多因素, 集中供暖具有很大优势。其中以热电联产的城市热网热源的优势, 体现得最为充分。
集中供暖在分户热计量时,如果能采用较为合理的采暖费分摊办法,还可以缓解公寓式集合住宅分户独立热源采暖难以解决的户间传热和公共空间热环境等难题。
但是, 还是应该正视和切实摆脱优势不能充分发挥、弊病和缺陷由于面临其它热源形式的比较和挑战更显突出的局面,集中供暖才能取得发展空间。主要有:
(1) 热电联产的热网热源投资费用过高,北京某40万m2开发小区热力公司报出的投资费用估算, 仅包括管线和热交换站就高达1600万元, 约折合400元/m2。
(2) 热价和能源费用虽然不高, 但供暖费并不低。2001年调价后北京地区热电厂的热价由12元/GJ提高为27元/GJ,折为每kWh为0.097元,按符合建筑节能标准住宅的耗热量指标(20.6W/m2)计算, 每平方米建筑面积的年耗热量约为61.8kWh, 考虑热网输送效率后,热电厂的热价因素仅需6.68元/m2,而热力公司向热用户收取的采暖费是24元/ m2。燃煤集中锅炉房改为燃用天然气后, 住宅的供暖费由18元/ m2,提高为28元/ m2, 现又提高为30元/ m2。而采用直接电热供暖,其采暖费仅略高于热电联产集中供热采暖,低于天然气锅炉房集中供暖。
(3) 过大的供暖规模, 使输送能耗增大, 又因水力失调而使采暖建筑冷热不均成为常见病。
(4) 低标准的供暖期和供暖温度、不能自主控制室温等低水平供暖状况,很难满足用户日益提高的对热环境舒适度需求。
(5) 由于设备、材料、施工质量和运行维修水平等因素, 系统漏水致使住宅家装损坏的事故, 时有发生。
(6) 供热企业收费问题的困惑。
(7) 分户热计量的实施难度和需要的投入均较大,弄得不好,不但未达到节能和提高供暖质量的目的,反而由于投入过高而导致高成本和过高的供暖费。
集中供热以后的可行方式,可能只有: 电热冷三联供;热电联产的城市热网; 燃油或燃气的小型集中锅炉房; 有蓄热装置的小型电热集中锅炉房; 水源热泵冷热源系统。燃煤改燃气的大型集中锅炉房,只能是暂时环保过渡措施,会因运行成本过高而陷入困境。
从提高供热效率和供暖质量考虑,当采用热电联产热网或地区供热厂为热源时,热交换站的供热规模宜趋向于小型化。燃用天然气或电热锅炉房的供热规模也应加以控制。例如:高层建筑区不宜超过 50000 m2, 非高层建筑区不宜超过 30000 m2。
4 关于燃气分户供暖
能源结构的多元化,使得集中供暖已非必须。燃气分户供暖的出现、存在和发展,有其相对合理性。燃气分户供暖的投资费用,在某些条件下较其他热源方式高, 但不需设置集中热源和区域管网, 可以减少用地和简化建设程序, 对开发建设单位总体是有利的。分户供暖自然解决了分户热计量和拖欠供暖费等问题, 可避免集中系统需要进行的频繁调节,对物业管理也是有利的。对用户, 除可自主延长供暖期和提高供暖温度外, 节能住宅可能实现的低供暖费, 也有一定吸引力。燃气的分户热源供暖, 有以下几种方式:
(1) 燃气热水炉。燃气热水炉可用于散热器或低温热水地板辐射供暖,还可兼供生活热水。符合节能设计标准的北京地区普通住宅,采用户式燃气热水炉采暖, 按比较实际的燃烧效率, 全供暖季的天然气费用和水泵电费, 约可控制在18元/ m2左右, 能够得到用户的认可。
(2) 燃气热风炉供暖。系统较简化、投资费用较低的户式燃气热风炉,配有送、回风管系。建筑面积120 m2 左右的套型,连风管在内的成套设备价格约8000元。
有进口产品,也已经有国产化产品。据北京某试点工程测试, 全采暖季的燃气费和电费与燃气热水炉基本持平。此种方式虽风管要占用一定空间, 热舒适度相对稍差, 但可提供有组织新风,且能为住户保留功能扩展条件, 例如: 可在送风管系上配置户式空调机组的蒸发冷却器, 利用同一风系统实现冬季供暖和夏季供冷的结合。
(3) 燃气红外线辐射供暖。燃气红外线辐射供暖是另一种分户供暖方式。燃气在燃烧室燃烧后, 燃烧产物和被加热后的空气, 流经在风机负压端的散热管后排出室外, 散热管结合室内装饰敷设于房间上部, 产生红外线传递热量。如处理得当, 其热舒适度节能效果和安全性, 以及系统和设施的简单配置, 可能会优于燃气热水炉或燃气热风炉, 但在北京尚未有住宅试点工程。
以户式燃气热水炉为例,应重点解决好以下问题:
(1) 燃气比燃煤虽然相对清洁, 但是由于分散到每家每户, 其燃烧产物对于区域空气环境质量的影响是存在的。特别是高层住宅,应按照《住宅设计规范》的规定,设置烟囱引至高于屋顶排放。
(2) 防火和安全保障问题。在多层特别是高层住宅中, 燃气采暖炉一般置于空间不大的厨房或阳台, 紧临居住空间, 由于多种原因事故时有发生。应尽快制定技术标准加以规范, 并严格选择有较高安全保障和有较好维修服务保障的的产品。
(3) 根据实态调查,户式燃气热水炉虽然生产厂提供的额定热效率大多高达90%,但实际上全采暖期的平均热效率普遍较低。热效率低的主要原因,一是选型偏大,而且不论套型面积和负荷大小, 均采同一型号炉型;二是不适当的燃烧调节方式。在全采暖期内,绝大部分时间是部分负荷运行,在部分燃烧负荷时,如果按额定负荷确定的排烟量不变,就造成过剩空气系数过大,使实际热效率大幅度降低,选型偏大时更是这样。因此,应根据不同套型,选择与采暖负荷相适应、有适当裕量、在不同负荷率时均有较高效率的炉型。并宜采用全负荷燃烧和停止燃烧的简易两位燃烧调节方式的炉型,否则宜采用能够对应于燃烧量改变排烟量的炉型。
(4) 配套循环水泵与系统的不合理匹配。许多燃气热水炉配套循环水泵的流量和炉外剩余水头不明,同样容量的炉子,不区别散热器采暖、地板辐射采暖或空调水系统,不区别系统的水力特性,配套采用相同的循环水泵。
(5) 同时供应生活热水,是一种不甚合理的兼用功能,不仅导致选型偏大而降低热效率,也使使用寿命缩短,在热水输送距离较长时浪费热能量。
5 关于电热直接供暖
近年以来, 许多地区冬季电力资源充足, 电力部门大力鼓励用电。北京地区以及其它许多地区的一些住宅小区, 已开始推行电热供暖,而且主要是电热直接供暖。电力资源来自于火力发电时, 平均热电转换效率约为33%, 再加上输配效率约为90%, 如采用电热直接供暖, 能源综合效率只有约30%,远低于燃煤、燃油或燃气锅炉更低于热电联产供暖的能源综合效率,是能源的低效率应用。对大气环境的污染是锅炉供暖的一倍,只不过是污染地的转移。此外, 以为冬季采暖用电可以由夏季空调用电替代的概念是不准确的,虽然住宅的冬季热负荷可能与夏季冷负荷相近, 但采用电热直接供暖用电负荷约是夏季空调用电负荷的3倍, 因此, 应对电力供应的宏观平衡条件进行全面评估。
电热直接采暖可行性的依据是:平衡季节性电力资源局部过剩;在实行优惠政策条件下的投资费用不高;可改善局部大气环境;由于调节的较大灵活性,具备节约运行费用的有利条件,例如: 可以实行适合于使用要求的间歇供暖,在保证使用时间内热舒适度的前提下, 适当降低全供暖期平均室温;如采用辐射供暖方式, 形成的较合理的室内温度场分布和等效热舒适度, 还可节约热能约10%。因此,其供暖运行费用,与优惠的电价相配合,对于比较节能住宅还是可以承受的。供暖耗热量较大的不节能或入住率较低的住宅, 则会使用户经济上不堪重负。
电热直接供暖除了早已进入住宅的普通电散热器、电热辐射供暖器和电暖风机等作为集中供暖的自备辅助供暖设施外, 主要有:
(1) 顶棚电热膜辐射供暖。单位建筑面积造价(含装饰材料和安装费), 可控制在100元/m2以下。是建设标准较低的节能住宅可供选用的一种供暖方式。住宅具有层高较低、人员长时间停留、居住人群对供暖热舒适度的要求较高的特点, 应用顶棚电热膜辐射供暖, 需要深入解决好几个关键问题,例如:合理的辐射体表面温度限制和分室温度调节控制手段等。
(2) 用发热电缆作为地板辐射供暖。其供暖热舒适度和热惰性, 均较顶棚电热膜辐射供暖为佳, 近来价格也已降低到与电热膜相近水平,但应深入解决好地面设施和家具覆盖后的安全问题, 以及设计方面的一些深层次问题。
(3) 电热水炉。也是一种电热分户供暖方式, 投资费用和燃气热水炉相近, 可用作散热器或低温热水地板辐射供暖热源, 但为节能, 最好配用低温热水地板辐射供暖。
6 关于电动热泵供暖
节约用电的较好方式是采用热泵供热,多种热泵的综合制热系数均可达到2.5或3,即单位用电量可以获得2.5—3倍甚至更多的热量。即使部分采用, 也能使相同供热量的耗电量有较大幅度的降低。
电动热泵的表达和分类有点混乱。应该主要分为空气源热泵、水环热泵和地源热泵三大类。地源热泵又可分为地表水源、地下水源和土壤源热泵。
用空气源热泵型空调机或空气源热泵型冷热水机组供暖,严寒和寒冷地区在低温条件下供暖能力有限, 融霜过程又会使供热中断,不仅降低供暖能力, 也因周期性制热造成不适感,应选择具有自动除融霜功能的机组,并按冬季最不利条件下的供暖能力, 确定机组容量或设置辅助热源。此外,机组性能的选择和设置位置, 应妥善解决好室外机的噪声和热交换对环境的影响。
在年平均气温为10--20℃的地区,都有条件利用地源热泵提供冷源和热源。地下水和地表水源热泵主要取决于要具备可靠的水源条件,并应符合当地的水文地质管理规定。每万平方米建筑面积(以一般写字楼或酒店为例)的冬季采暖和夏季空调,约需要抽取和回灌地下水量60m3/h左右,因此建筑容积率大于1的建筑区,盲目采用地下水源热泵是不可靠的。土壤源(埋管)热泵则仅适合于建筑容积率较低的别墅类居住区,根据国外资料介绍,埋管用地面积, 应为采暖空调建筑面积的35—50%。
地源热泵系统有热泵机组集中设置或分散设置两种系统型式。对于住宅,可能采用热泵机组分散设置的型式,更便于能耗的分户计量,更有利于减少能量的无效损失。
水环热泵有一个封闭的集中循环水系统,而空气处理机组是分散的。本来适合于具有常年冷负荷建筑热工“内区” 冬季有大量稳定热回收的建筑,以实现冷热量的综合利用,所有房间在夏季需要同时供冷和冬季需要同时供热的建筑,从投资、能耗等方面综合衡量,并不能占有优势。由于具备主体能耗可以分部计量的优点,目前,已经扩大应用到出租写字楼、商场、商住楼和高档公寓住宅等。
空气源热泵和水环热泵的耦合,可能是寒冷地区、又缺乏水源条件时采用热泵供暖的一种出路。哈尔滨工业大学和湖南大学正在立项进行研究开发。经试验:空气源热泵可在—15℃的条件下,取得13℃以上的水温,而用13℃以上的水通过水环热泵,制取50℃以上的水供暖,则已经是很成熟的技术。
7 关于地热水的梯级利用
地热水利用和地下水源热泵,是性质不同的两种热源方式。地下水源热泵的水,只是热量的载体,通过浅层地下水的抽取和回灌,实现热量的转移,因而可以冬季供热和夏季供冷,其供热和供冷的能力,取决于略高于当地年平均气温的浅层地下水温度和可能达到的抽取和回灌水量。而抽取深度达数千公尺的温度较高的地热水,是不回灌的,一般只能供热,其供热能力取决于深层地热水的稳定出水量和出水温度。因此,应尽可能挖掘其热焓,按地热水温度的高低,选用不同的散热设备来分级利用地热的能量,即实现地热水的梯级利用。
一般采用以下步骤:
1.经适当处理后的深层地热水,通过热交换,提供较高水温的二次水,先供需要较高水温散热设备(如散热器等)供热。
2.用上述供热后回水,供需要中间水温的散热设备(如风机盘管或低温地板辐射供暖等)供热。
3.用上述低于40℃的回水,通过热泵机组的提升,再提供中间水温的散热设备(如风机盘管或低温地板辐射供暖等)供热。
4.最后,水温较低的地热水作为生活或游泳池补水等使用。
8 关于采暖和供冷兼用的户式空调
采暖和供冷兼用的户式空调方式很多,在可采用的能源条件受限以后,选择的主要问题,首先是冷热源配置形式,其次才是具体的供暖空调方式。
热源和冷源的配置形式,无非是以下三种,即:热源和冷源均分散;热源集中和冷源分散;热源和冷源均集中。
热源和冷源均分散的配置形式可采用:电动制冷和燃气热风相结合的全空气户式空调系统(LENNOX模式);户式空气热泵型空调机组带全空气系统;户式空气热泵型冷热水机组带风机盘管系统;户式风冷型冷水机和户式燃气热水炉带全空气系统或风机盘管系统;户式燃气直燃型冷热水机组带全空气系统或风机盘管系统;VRV热泵型空调系统;水环热泵型空调机组带全空气系统;水环热泵型冷热水机组带风机盘管系统等。或采用住户自行配置冷暖型分体式空调机的低标准常见模式。
热源集中和冷源分散的配置形式可采用: 采用户式风冷型空调机组冷源(加集中热源水加热盘管)带全空气空调系统;户式风冷型冷水机组带风机盘管(冬季可转换为集中热源或采用分别有冷却盘管加热盘管的风机盘管)、VRV单冷型电动制冷和室内机上加集中热源水加热盘管等。
上述两种均属冷源分散的配置形式,但当每套住宅的建筑面积较大时,例如达到120m2以上时,户式空调机组或冷水机组,需制冷量10kW、输入功率3.5kW以上的三相四线电源,室外机噪声约达60dB以上,且需有较好的空气热交换条件,需供热时机组容量尚需加大,在公寓式集合住宅中似较难采用。
热源和冷源均集中、同时实行冷热量分户计量的户内供暖空调方式选择的关键,是要确定供暖和供冷分别设置,还是供暖和供冷兼用。单一的供暖设施可采用散热器、低温热水地板辐射供暖等。单一的供冷设施,可采用风机盘管机组或全空气系统。供暖和供冷分别设置,尤其是采用地板辐射供暖时,可提高供暖的舒适度,但从占用建筑空间和造价方面权衡,还是以供暖和供冷兼用为宜。
供暖和供冷兼用的户内系统配置形式有风机盘管机组和全空气系统两种通常方法,各有优缺点。风机盘管机组便于分室温度调控,较为节能,但水系统管道多,不便于有组织供给新风和冬季加湿。全空气系统的优缺点正好相反。除此以外,北京锋尚国际公寓推出了一种应用于节能住宅的新型供暖空调方式,即冷暖顶棚加新风系统。这几种方式占用建筑空间和造价相近。鉴于建筑设计常采用由用户灵活分隔空间的思路,在集中冷热源管道到户的条件下,户内系统采用上述三种方式中的任一种方式,也可以由用户自主选择确定。
9 关于所谓“告别暖气空调时代”
上述由瑞士某企业建筑热工专家设计的住宅工程——锋尚国际公寓,提出并首次在公寓中应用了一种暖通空调技术,曾被夸张地称为“告别暖气空调时代”,这是一种商业抄作的广告词,事实上它并不是不需要暖气空调,只不过是采用另一种暖气空调方式而已。其实,建筑热工达到的低能耗是它的主要特点。该工程主要围护结构的传热系数为:外墙 0.37W/m2? K;屋顶0.2W/m2? K; 外窗在卷帘关闭时为1.85W/m2? K,卷帘开启时为2.20W/m2? K;外窗的密闭性能良好且有优良的外遮阳设施,建筑体型系数也较小,采暖设计耗热量指标 ≤25 W/m2。因而,开发商才有可能向业主承诺供暖费每采暖季为17.8元/m2,夏季的空调费则为9.8元/m2 。
锋尚国际公寓的具体做法是:
1.将PB管浇注在楼板结构层内,冬天通过热媒水,形成热辐射,夏天通过冷媒水,形成冷辐射。主要是顶板的冷热辐射,故可称为“冷暖顶棚”。
2.采用集中新风系统,将经全热回收并经冷热处理的新风,经敷设于楼板垫层内高度为50mm的风管,送至房间下部,采用类似于“置换通风”的气流组织方式。
这种暖气空调方式可能存在一定隐患 ,主要是指:
1.基本照搬欧洲一些小型公共建筑的做法,并无在住宅中应用的成熟经验。而公共建筑和住宅的使用功能。欧洲和北京的气候特征,又有明显的差别。
2.将塑料类管材敷设在楼板结构层内,存在安全隐患,且不符合有关规范和标准的规定。在大面积的多工种交叉作业施工过程中,难以避免发生对塑料管材的机械划伤,将减小管材有效承压断面。而塑料类管材的使用寿命,主要取决于热作用的累积,即使可以承受施工验收阶段的试压,但难以确保经长期热作用后的可靠性。
3.采用顶板的冷热辐射和有组织的新风送风系统,在冬季供暖应无问题,只是舒适度略逊于地板辐射供暖。但夏季减焓除湿的空调过程,如果在运行中难以有效控制室内空气的湿度和辐射体温度,会存在结露的隐患。
4.顶板的冷辐射只能负担减焓过程,为控制夏季结露,板面温度应不低于室内设计工况的露点温度(例如不低于20℃),除湿过程则要依靠有组织的新风送风,应将新风处理到绝对湿度(含湿量)低于室内空气设计状态的绝对湿度,以吸收室内散湿量(湿负荷)。顶板冷辐射和新风能承担的冷负荷有限,最大约只有60W/m2,显然不适合能耗较大的一般建筑。
5.简单仿效公共建筑的集中新风系统,可能不符合住宅的使用特点。每套住宅的新风送风量,不仅要满足卫生要求,还要满足湿平衡需要。住宅满足卫生要求的风量有较大的变化,例如在炊事时间内,送风量应不小于抽油烟机的排风量,以维持室内的合理正压,而在非炊事时间或无人居留期间,送风量应该减小以节能。集中的新风系统不仅不利于防火,也难以满足上述变风量要求。
在北京另一个住宅工程中,为确保工程的长期质量,在峰尚国际公寓做法的基础上,提出了如下改进的设计方案:将塑料管敷设于地面垫层内,构造做法上比较成熟,改为地板辐射;改为采用户式新风处理机组;新风管布置在走廊等非主要空间上部,送至主要居住空间;冷热媒先流经新风机组,再进入地板辐射系统。