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適合于體育場館類建筑的燃氣紅外線輻射采暖系統(tǒng)介紹

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簡介： 通過對北京市8座大、中型體育館進行了空調系統(tǒng)進行了調查研究，并對一座中型體育館進行了觀眾上座率和燈光照明等空調負荷情況的現場跟蹤統(tǒng)計，總結出了目前國內體育館建筑比賽大廳的運行特點。隨著國內天然氣管網的大量建設通氣，一種適合于大型空間燃氣紅外輻射采暖系統(tǒng)逐步得以廣泛應用。
關鍵字：體育館 燃氣紅外輻射采暖 大空間 熱效率 多燃燒器輻射

　　北京市建筑設計研究院馬曉鈞和清華大學李先庭、竇春鵬先生通過對北京市8座大、中型體育館進行了空調系統(tǒng)進行了調查研究，并對一座中型體育館進行了觀眾上座率和燈光照明等空調負荷情況的現場跟蹤統(tǒng)計。通過對調查結果的分析，總結出了目前國內體育館建筑比賽大廳的運行特點，并歸納出體育館建筑在空調設計思想上與其它公共建筑的不同之處。
他們通過對北京8家體育館的調研分析，得出了如下結論：

　　第一，體育館建筑的空調系統(tǒng)有其特有的運行方式，因而在運行管理上與其它商業(yè)建筑有著明顯的不同。目前國內體育館的空調系統(tǒng)的使用上，具有運行時間短、使用率低的特點。這一特點在世界上也比較普遍。

　　第二，在比賽大廳內熱源方面，具有觀看體育比賽時觀眾人數少、上座率低的特點，與設計工況相關較大。

　　第三，由于空調系統(tǒng)為不連續(xù)運行且使用時間短，所以在空調運行費用方面相對于其它公共建筑來說很少，在調查中了解到，各建設單位在進行體育館建筑時，對于在設計中以節(jié)省初投資為主要目的的設計策略顯得更加注重。

　　針對以上問題，我們是否有更適合于體育場館類建筑的采暖設計方案呢？隨著國內天然氣管網的大量建設通氣，一種適合于大型空間燃氣紅外輻射采暖系統(tǒng)逐步得以廣泛應用。

一、燃氣紅外輻射供暖原理介紹

1.基本原理（見圖1）

　　紅外線是整個電磁波波段的一部分，不同波長的電磁波，接觸到物體后，將產生不同的效應。波長在0.76-1000微米之間的電磁波，尤其是波長在0.76-40微米之間，具有非色散性，因而，能量集中，熱效應顯著，所以稱為熱射線或紅外線。眾所周知，當任何一個物體的溫度高于絕對溫度的零度時，就會以電磁波的形式向外輻射能量。

　　這種輻射波被稱作紅外線， 它以30萬公里/秒的速度直線傳播，當遇到一個物體時：

　　一部分輻射被吸收并轉變?yōu)闊崃?/p>

　　一部分輻射被反射（參見圖2）

　　法國SOLARONICS公司的燃氣輻射管網(板、管)發(fā)出的紅外線波長在2.5~6微米之間，正好全部在此范圍內。以上圖例說明，當紅外線穿過空氣層時，不會被空氣所吸收，它能穿透空氣層而被物體直接吸收，并轉變?yōu)闊崃浚粌H如此，紅外線還能夠穿過物體或人體表面層一定的深度，從而從內部對物體或人體進行加熱，這就是紅外線輻射供暖的基本原理。

二、輻射采暖與對流采暖相比具有以下一些特點：

1. 在采暖熱效率方面

　　對流采暖主要通過室內空氣流動傳遞熱量，因此室內采暖的衛(wèi)生條件和熱效應與房間內的空氣溫度及流動速度有關，依靠室內空氣自然對流采暖時主要取決于室內空氣溫度的高低；輻射采暖的散熱量主要靠輻射方式傳播，也伴隨少量的對流散熱，因此輻射采暖的熱效應是以實感溫度作為衡量標準的（對流采暖是以室內空氣溫度為標準的）。

　　實感溫度也稱為黑球溫度。它可以通過黑球溫度計來測量。也可以通過經驗公式計算得出。實測表明，在人體的舒適感范圍內，全面輻射采暖時的實感溫度可比室內環(huán)境溫度高出2~3℃。即在相同舒適感前提下，全面輻射采暖的室內空氣溫度可比對流采暖室內低2~3℃。 在局部地區(qū)輻射采暖的環(huán)境中，輻射照度與周圍空氣溫度的對應關系見表一。

　　從表一可知，輻射照度和周圍空氣溫度的關系是在一定范圍內可以互補的，即在環(huán)境溫度較低時可配合較高的輻射照度，并注意使人體頭部感受到的輻射強度小于允許值；

人體需要的輻射照度與周圍空氣溫度的關系 表一

周圍空氣溫度（℃）

16

14

12

10

8

6

4

2

0

-2

輻射照度（W/㎡）

81

122

163

204

244

285

326

366

407

448

周圍空氣溫度（℃）

-4

-6

-8

-10

-12

-14

-16

-18

-20

-22

輻射照度（W/㎡）

488

529

570

611

651

692

733

773

814

855

　　在環(huán)境溫度較高時可配合較低的輻射照度，兩種情況都可以產生良好的熱效應。

2．在采暖的舒適方面

　　根據有關方面的研究結果表明，人體的舒適感與人體的各種熱濕交換如對流、輻射和汗水的蒸發(fā)等有著密切的聯系。在保持人體散失總熱量一定時，適當地減少人體的輻射散熱而相應地增加一些對流散熱，就會感到更舒適。根據傳熱學理論可知，人體的輻射散熱取決于人與外界的有效輻射，人體的對流散熱則取決于空氣環(huán)境的溫度和流速。輻射采暖時，由于人體和物體直接受到輻射熱，而室內地面、墻面及物體表面的溫度比對流采暖時高，使得人對外界的有效輻射減少了，雖然周圍的空氣溫度比對流采暖時低了，卻正好可以加大一些人體的對流散熱，與人體的生理要求相吻合，所以會感到舒適。另外輻射采暖室內空氣上下對流弱，空氣中含塵量少，空氣溫度分布均勻，對改善勞動條件和保持環(huán)境衛(wèi)生大有益處，可為人們提供較對流采暖更舒適而衛(wèi)生的空氣環(huán)境。

3．在熱能消耗方面

　　由于輻射采暖主要是以輻射形式在一定的空間里造成足夠的輻射熱強度來維持采暖效果的，室內溫度梯度（房間工作區(qū)經上每增加1m空氣溫度升高的數值）比對流采暖時小，因而可以大大減少房屋上部的熱損失，同時，由于熱壓減小，相應的冷風滲透量也減小。又因輻射采暖時，室內計算溫度可比對流采暖時約低2∽5℃，（高溫輻射可降低5∽10℃）故減少了建筑物的耗熱量。一般情況下總耗熱量約減少5%∽20%。

4．在使用方面

　　一般對流采暖不能滿足高大廠房和一些特殊場合的局部采暖要求。采用輻射采暖可將輻射熱直接送入工作區(qū)；在一些特殊場合和露天場所，使用輻射采暖可以達到對流采暖難以實現的采暖效果，而這種采暖效果主要是靠合適的輻射照度來維持的。

　　對于全面使用輻射采暖的建筑物，由于圍護結構內表面溫度均高于室內空氣的露點溫度，可以避免圍護結構內表面因結露潮濕而脫落，從而延長了建筑物的使用壽命。

三、多輻射管網介紹:

簡介:

　　EUROLINE和HARMOLINE 多輻射管網絡是由一組串聯在一密封管道網上，管網的長度正好適合該場所的安裝負荷。燃燒煙氣在管網中流動, 被唯一的一個安裝在建筑物內部或外部的抽風機排出, 反射器導引紅外線輻射朝向加熱表面。

應用范圍:

工業(yè)用

　　面積大于150平方米的工業(yè)和第三產業(yè)建筑。

　　車庫

　　倉庫

　　地鐵機庫

公共場所

　　體育館

　　多用途體育中心

　　體育場的看臺

　　培訓學校

　　中轉站臺（郵政部門）

優(yōu)點:

　　在管網末端只有一個抽風機, 避免了在屋頂上打多個孔；

　　根據吊掛高度調節(jié)輻射溫度達到理想值；

　　效率高達92-95%，可以節(jié)約大量能源。

產品系列:

　　BRT的熱負荷有:20KW, 30KW和 40KW 三種。

多輻射管網絡示意圖

四、三種采暖系統(tǒng)的比較

　　傳統(tǒng)的熱水或蒸汽加散熱器的采暖系統(tǒng)（燃氣鍋爐加散熱器）以及現今的燃氣暖風機（組）均為對流采暖系統(tǒng)，圖6即表示了鍋爐加散熱器采暖系統(tǒng)；圖7表示紅外輻射采暖系統(tǒng)；圖8表示燃氣暖風機供暖系統(tǒng)。

　　第一種是常見的燃氣鍋爐燒水成蒸汽或熱水通過暖氣片取暖系統(tǒng)；第二種是從法國引進的紅外輻射采暖系統(tǒng)，即天然氣將陶瓷板或輻射管加熱，產生輻射熱，照射到人體或物體上取暖。第三種是加熱機組將空氣加熱，由鼓風機將熱風通過管道吹到各出（或者是單機）直接加熱室內空氣取暖。（對體育場館現采用的中央空調按第三種）

三種采暖形式特點對照表

項 目

輻射采暖

中央空調或熱風機組采暖

燃氣鍋爐采暖

采暖方式

通過紅外線直接輻射，無須加熱高大廠房中的空氣

加熱高大廠房中的空氣

加熱高大廠房中的空氣

采暖形式

由上到下，熱量集中于地面2-3米以下，溫度梯度小

由下至上，熱量集中于天花板，溫度梯度大

由下至上，熱量集中于天花板，溫度梯度大

采暖熱效率

熱效率高達85~98%

效率可達80-90%

最高熱效率為60-70%

節(jié)能性

由于紅外線只有接觸物體或人體后才被吸收，因此能源消耗最低（運行費用最低）

由于減少了熱傳輸過程中的熱損失，能源消耗較低

傳輸中熱損失嚴重，能源消耗高

舒適性

舒適

較為舒適

效果差，不舒適

安裝

只需燃氣管線和電線，安裝簡單

需固定熱風機組，風機和安裝風道，安裝復雜

安裝傳輸管道，作保溫，

安散熱器，安裝復雜

控制

分散式單體采暖PC控制，可實現局部采暖

集中采暖，不能實現局部采暖

集中采暖，不能實現局部采暖

噪音

運行無噪音

風機送風，噪音大

無噪音

日常維護

若單體運行出現問題，不影響整體采暖。設備相對簡單，維修維護簡單

整體控制，需專業(yè)人員進行維修維護。

整體控制，需專業(yè)人員維修維護。

工作環(huán)境

不會形成灰塵，供暖區(qū)

供暖空間空氣流動大，有揚塵。

不形成空氣受迫流動，無揚塵。

是否占用面積

否

否

是

體育場館內的空氣流速的影響

無

大

小

體育場館內應用合理性

合適

不合適，使用率低

不適合

發(fā)布：2007-07-28 13:59    編輯：泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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