論述工程設(shè)計中的輻射與節(jié)能

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　一、輻射換熱及國內(nèi)應(yīng)用情況

　　輻射換熱與傳統(tǒng)散熱器或空調(diào)送風(fēng)在傳熱原理上有所不同，前者以輻射傳熱為主，對流換熱為輔，是一種對房間熱微氣候進行調(diào)節(jié)的節(jié)能采暖系統(tǒng)；后者則是以對流換熱為主，輻射傳熱為輔，易造成對人體的冷輻射，降低人體舒適度，還會使室內(nèi)空氣急劇流動，增加粉塵飛揚機率，使室內(nèi)衛(wèi)生條件變差。因輻射換熱具有散熱均勻使人熱感舒適，而且具有管理方便、不占用使用面積、衛(wèi)生條件好、無噪聲、節(jié)能、維修量小等優(yōu)點，近幾年我國很多地區(qū)已廣泛采用，特別是各種新型保溫材料和塑料管材的出現(xiàn)，管材價格的下降，都加速了低溫?zé)崴匕遢椛洳膳谖覈陌l(fā)展。該系統(tǒng)特別適用于大開間、矮式窗、熱媒溫度低、裝修要求高的建筑物，因系統(tǒng)可以進行局部調(diào)節(jié)和分戶控制、分戶計量的功能，如今在住宅中也得到廣泛的應(yīng)用，已成為目前我國常用的供暖形式之一。

　　二、輻射采暖與供冷

　　輻射采暖（供冷）的定義為；主要依靠供熱（冷）部件與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的輻射換熱向房間供熱（冷）的采暖（供冷）方式。

　　輻射采暖時熱表面向維護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和室內(nèi)設(shè)施散發(fā)熱量，輻射熱量部分被吸收，部分被反射，反射到熱表面的部分，還要產(chǎn)生二次輻射，二次輻射最終也被圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)設(shè)施所吸收。輻射采暖同對流采暖相比提高了圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度（高于房間空氣的溫度），因而與其它散熱設(shè)施相比可降低供水溫度，達到節(jié)能，并創(chuàng)造了一個對人體有利的熱環(huán)境，減少了人體向圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的輻射換熱量，舒適度增加。

　　輻射供冷與輻射采暖原理基本相同，輻射供冷時，房間各圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度低于室內(nèi)空氣溫度，降低了戶內(nèi)空間、物體和人體的溫度，達到了供冷效果。目前最常用的輻射供冷形式是頂面式輻射板——冷卻吊頂。這種輻射供冷方式施工安裝和維護方便，不影響室內(nèi)設(shè)施的布置，不易破壞輻射板和不易影響其供冷效果。由于冷卻吊頂從房間上部供冷，可降低室內(nèi)垂直溫度梯度，避免“上熱下冷”的現(xiàn)象，因此，珍重供冷方式能為人們提供較高的舒適感。另外冷卻吊頂無除濕功能，不宜單獨使用，通常與新風(fēng)（經(jīng)冷卻去濕處理后的室外空氣）系統(tǒng)結(jié)合在一起使用。

　　三、輻射采暖（供冷）與建筑節(jié)能的關(guān)系

　　談建筑節(jié)能不研究輻射采暖、供冷是不可能的，建筑節(jié)能這里既包含建筑建設(shè)時的節(jié)能，也包含建筑使用階段的節(jié)能。也就是說，這里既包括建筑的設(shè)計技術(shù)（優(yōu)化設(shè)計）施工工藝、建筑產(chǎn)品、購件材料的節(jié)能，也包括供冷供熱方式的節(jié)能。在建筑總能耗中，建筑建設(shè)能耗約占20%，使用階段能耗約占80%.二者雖然能耗比例差距很大，但確是互為作用，相輔相成的。既可相互疊加，也能相互抵消。

　　1.輻射采暖（供冷）。合理利用太陽能、潮能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物能等一次可再生能源及煤、石油、燃?xì)獾纫淮尾豢稍偕茉匆约半?、余熱等二次能源，特別是大力開發(fā)利用低品位自然冷熱源；科學(xué)選擇冷熱兼容的直燃機熱泵，太陽能空調(diào)等前端設(shè)備，為用戶終端夏季提供18℃-22℃中溫冷水、冬季提供35℃-45℃低溫?zé)崴ㄟ^末端模板輻射系統(tǒng)實現(xiàn)冬季輻射供暖，夏季輻射供冷，也可常年供應(yīng)生活用熱水，其中熱輻射模板系統(tǒng)已成功地應(yīng)用在地面輻射供暖的工程實踐中。輻射供冷在法國、德國、丹麥、泰國等國家已廣泛應(yīng)用。我國在新疆等地也有應(yīng)用先例。在限定的供冷溫度和供冷時間的條件下，冷輻射的基面未出現(xiàn)任何結(jié)露現(xiàn)象。因此本輻射供冷暖系統(tǒng)對于輻射供冷來說，采用提高供冷溫度（18℃-22℃）增加輻射面積，加大供冷水流量，縮小供回水溫差的辦法，達到既能保證供冷冷量滿足室內(nèi)供冷效果，又能不冷凝結(jié)露。如果在濕度較大地區(qū)或環(huán)境溫度較高的地區(qū)和季節(jié)，末端適當(dāng)配置風(fēng)機盤管系統(tǒng)，新風(fēng)置換系統(tǒng)或凈化去濕裝置，即可提高供冷效果，緩解結(jié)露發(fā)生，也可改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

　　另外，用這滿足冷負(fù)荷的同一供冷輻射面積去輻射供暖，供暖溫度可降低20-30%，達到35℃-40℃。比單一的低溫輻射地面供暖更加節(jié)能。

　　2.建筑節(jié)能。建筑的規(guī)劃設(shè)計、施工圖設(shè)計的優(yōu)化組合，施工中新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、新產(chǎn)品、新材料的選擇都無不考慮保溫、隔熱，輻射、防輻射等與輻射緊密相關(guān)的因素。

　?、偈┕D的優(yōu)化設(shè)計——考慮環(huán)保節(jié)能，達到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

　?、谖菝娴谋?、防輻射——由選材與施工保證。

　　③外墻保溫、隔熱、防輻射——由選材與施工保證。

　?、芡忾T窗的熱反射、熱輻射——由選材與安裝來保證。

　?、輭w空心磚，其它輕體材料的選擇與施工。

　　3.相互關(guān)系

　　冷暖輻射——生活能耗（即建筑使用期能耗）與建筑節(jié)能——建筑能耗（建筑建設(shè)期能耗）是建筑總能耗的兩個部分。兩者是相互作用，相互彌補的統(tǒng)一體。沒有一個高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能顯著的建筑圍護結(jié)構(gòu)，使用期的能耗既降不下來，也更不會有一個良好的供冷供暖環(huán)境。反之，建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)再高，沒有一個低能耗的供冷供暖系統(tǒng)，也達不到理想的供冷供暖的效果。因此，只有深入研究輻射原理及輻射能的應(yīng)用，把冷暖輻射和建筑節(jié)能做為一個完整的課題集中研究，統(tǒng)籌考慮，建筑總能耗才能按照以下趨勢：高能耗→低能耗→超低能耗→微能耗→零能耗，發(fā)展。

　　四、輻射換熱存在的問題

　　在當(dāng)前的應(yīng)用階段，輻射換熱存在一些問題，以地溫地板輻射采暖工程為例，存在一下幾種問題：（1）室內(nèi)偏熱；（2）地面溫度偏高；（3）地面溫度分布不均勻等。經(jīng)過了解發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在一些問題，下面對室內(nèi)溫感偏高做一簡單分析。

　　出現(xiàn)這種情況主要由以下原因引起：一是負(fù)荷確定時未考慮輻射采暖與對流采暖的區(qū)別，直接將對流采暖負(fù)荷作為輻射采暖負(fù)荷進行計算。二是有的設(shè)計人員按參考資料提供的地板散熱量直接查取管間距，甚至根據(jù)經(jīng)驗確定管間距，而忽略了其適用條件。

　　根據(jù)以上兩點，可以得出設(shè)計時應(yīng)進行細(xì)致的計算，否則不僅偏離設(shè)計要求，而且也將造成能源浪費。