论述工程设计中的辐射与节能

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

　一、辐射换热及国内应用情况

　　辐射换热与传统散热器或空调送风在传热原理上有所不同，前者以辐射传热为主，对流换热为辅，是一种对房间热微气候进行调节的节能采暖系统；后者则是以对流换热为主，辐射传热为辅，易造成对人体的冷辐射，降低人体舒适度，还会使室内空气急剧流动，增加粉尘飞扬机率，使室内卫生条件变差。因辐射换热具有散热均匀使人热感舒适，而且具有管理方便、不占用使用面积、卫生条件好、无噪声、节能、维修量小等优点，近几年我国很多地区已广泛采用，特别是各种新型保温材料和塑料管材的出现，管材价格的下降，都加速了低温热水地板辐射采暖在我国的发展。该系统特别适用于大开间、矮式窗、热媒温度低、装修要求高的建筑物，因系统可以进行局部调节和分户控制、分户计量的功能，如今在住宅中也得到广泛的应用，已成为目前我国常用的供暖形式之一。

　　二、辐射采暖与供冷

　　辐射采暖（供冷）的定义为；主要依靠供热（冷）部件与围护结构内表面之间的辐射换热向房间供热（冷）的采暖（供冷）方式。

　　辐射采暖时热表面向维护结构内表面和室内设施散发热量，辐射热量部分被吸收，部分被反射，反射到热表面的部分，还要产生二次辐射，二次辐射最终也被围护结构和室内设施所吸收。辐射采暖同对流采暖相比提高了围护结构内表面温度（高于房间空气的温度），因而与其它散热设施相比可降低供水温度，达到节能，并创造了一个对人体有利的热环境，减少了人体向围护结构内表面的辐射换热量，舒适度增加。

　　辐射供冷与辐射采暖原理基本相同，辐射供冷时，房间各围护结构内表面温度低于室内空气温度，降低了户内空间、物体和人体的温度，达到了供冷效果。目前最常用的辐射供冷形式是顶面式辐射板——冷却吊顶。这种辐射供冷方式施工安装和维护方便，不影响室内设施的布置，不易破坏辐射板和不易影响其供冷效果。由于冷却吊顶从房间上部供冷，可降低室内垂直温度梯度，避免“上热下冷”的现象，因此，珍重供冷方式能为人们提供较高的舒适感。另外冷却吊顶无除湿功能，不宜单独使用，通常与新风（经冷却去湿处理后的室外空气）系统结合在一起使用。

　　三、辐射采暖（供冷）与建筑节能的关系

　　谈建筑节能不研究辐射采暖、供冷是不可能的，建筑节能这里既包含建筑建设时的节能，也包含建筑使用阶段的节能。也就是说，这里既包括建筑的设计技术（优化设计）施工工艺、建筑产品、购件材料的节能，也包括供冷供热方式的节能。在建筑总能耗中，建筑建设能耗约占20%，使用阶段能耗约占80%.二者虽然能耗比例差距很大，但确是互为作用，相辅相成的。既可相互叠加，也能相互抵消。

　　1.辐射采暖（供冷）。合理利用太阳能、潮能、风能、地热能、生物能等一次可再生能源及煤、石油、燃气等一次不可再生能源以及电、余热等二次能源，特别是大力开发利用低品位自然冷热源；科学选择冷热兼容的直燃机热泵，太阳能空调等前端设备，为用户终端夏季提供18℃-22℃中温冷水、冬季提供35℃-45℃低温热水，通过末端模板辐射系统实现冬季辐射供暖，夏季辐射供冷，也可常年供应生活用热水，其中热辐射模板系统已成功地应用在地面辐射供暖的工程实践中。辐射供冷在法国、德国、丹麦、泰国等国家已广泛应用。我国在新疆等地也有应用先例。在限定的供冷温度和供冷时间的条件下，冷辐射的基面未出现任何结露现象。因此本辐射供冷暖系统对于辐射供冷来说，采用提高供冷温度（18℃-22℃）增加辐射面积，加大供冷水流量，缩小供回水温差的办法，达到既能保证供冷冷量满足室内供冷效果，又能不冷凝结露。如果在湿度较大地区或环境温度较高的地区和季节，末端适当配置风机盘管系统，新风置换系统或净化去湿装置，即可提高供冷效果，缓解结露发生，也可改善室内空气质量。

　　另外，用这满足冷负荷的同一供冷辐射面积去辐射供暖，供暖温度可降低20-30%，达到35℃-40℃。比单一的低温辐射地面供暖更加节能。

　　2.建筑节能。建筑的规划设计、施工图设计的优化组合，施工中新技术、新工艺的应用，建筑结构的构件、新产品、新材料的选择都无不考虑保温、隔热，辐射、防辐射等与辐射紧密相关的因素。

　　①施工图的优化设计——考虑环保节能，达到环保标准，节能标准。

　　②屋面的保温、防辐射——由选材与施工保证。

　　③外墙保温、隔热、防辐射——由选材与施工保证。

　　④外门窗的热反射、热辐射——由选材与安装来保证。

　　⑤墙体空心砖，其它轻体材料的选择与施工。

　　3.相互关系

　　冷暖辐射——生活能耗（即建筑使用期能耗）与建筑节能——建筑能耗（建筑建设期能耗）是建筑总能耗的两个部分。两者是相互作用，相互弥补的统一体。没有一个高标准的节能显著的建筑围护结构，使用期的能耗既降不下来，也更不会有一个良好的供冷供暖环境。反之，建筑节能标准再高，没有一个低能耗的供冷供暖系统，也达不到理想的供冷供暖的效果。因此，只有深入研究辐射原理及辐射能的应用，把冷暖辐射和建筑节能做为一个完整的课题集中研究，统筹考虑，建筑总能耗才能按照以下趋势：高能耗→低能耗→超低能耗→微能耗→零能耗，发展。

　　四、辐射换热存在的问题

　　在当前的应用阶段，辐射换热存在一些问题，以地温地板辐射采暖工程为例，存在一下几种问题：（1）室内偏热；（2）地面温度偏高；（3）地面温度分布不均匀等。经过了解发现设计中存在一些问题，下面对室内温感偏高做一简单分析。

　　出现这种情况主要由以下原因引起：一是负荷确定时未考虑辐射采暖与对流采暖的区别，直接将对流采暖负荷作为辐射采暖负荷进行计算。二是有的设计人员按参考资料提供的地板散热量直接查取管间距，甚至根据经验确定管间距，而忽略了其适用条件。

　　根据以上两点，可以得出设计时应进行细致的计算，否则不仅偏离设计要求，而且也将造成能源浪费。