淺談太陽能低溫（wēn）地板輻射（shè）采（cǎi）暖係統（tǒng）的輔助熱源

摘要：介紹低溫地板采暖（nuǎn）的優越性，論述了太陽能在建築（zhù）節能中的應用和燃氣壁掛爐（lú）作為太陽能低溫地板采暖係（xì）統輔助熱源的可行性。
1、引言：
　　我國經濟（jì）發展迅速,而（ér）能源生產（chǎn）的發展相對要滯後得多,因此（cǐ）,發展經濟所（suǒ）需的能源（yuán）應（yīng）更多（duō）地依靠節能來解決。我國地域（yù）廣闊，人口眾多，建築（zhù）工程規模（mó）巨大，其中（zhōng）住宅建築約占建築工程的92％。由於居民經濟條件（jiàn）大為改善，所以很長一段時期內住（zhù）宅建築將呈上升趨勢，而且這（zhè）個上升趨勢還將持續20～30年。由此看出，我國住宅建設正處於快速發展階段。
　　但我們必（bì）須清醒地看到,我國龐大的住宅建設的快速增長是以資源和能源的高消耗為代（dài）價換取的，除了利用土地這一最直接的資源以外，住宅能源消耗的增長是住宅建設發展的一大限製因素。當前，由於我國建築物（wù）的保溫隔熱和氣密性（xìng）能比較差，單位（wèi）住宅建築麵積采暖能耗為相同氣候條件下發達國家的3倍。具體（tǐ）體現在供熱品質差（即（jí）室（shì）溫（wēn）冷（lěng）熱不均），係統熱效率差，不僅多耗成倍的能源，而且用戶不能自行調節室溫。當（dāng）前（qián）采暖費按平方米計費，無助於（yú）用戶的節能意識，以致出現一些（xiē）不正常的現（xiàn）象，如室溫過高開窗，室溫過低投訴，使得設計（jì）人員及業主盡量加大鍋爐﹑水泵及散熱器容量，造成低效率﹑高能（néng）耗的重複浪費。目（mù）前我國的建築（zhù）能耗結構不甚合理，建築用能仍以煤為主，可再生（shēng）能源在建築用能應用中的比例很少。采（cǎi）暖的高能耗不僅造成資源的浪費（fèi），而且還是（shì）大氣汙染的一個重要因素。

2、低溫地（dì）板輻射采暖係統的優越性：
　　散熱器采暖是多年來建築物內（nèi）常見的一種采暖形（xíng）式。隨著社會經濟（jì）不斷向前發展，人們生活水平的不斷提高，新材料﹑新技（jì）術日益推廣應用，這種傳統采暖形式的弊端日益突出，如熱舒適性差﹑能耗大﹑耗鋼材多﹑不便於（yú）按熱（rè）計量﹑不能分戶分室控溫等等。而低（dī）溫熱水地板輻射采暖便是克服這些弊端的一種好的方式。
　　低溫熱水地板輻射采暖采用（yòng）低於60℃的低溫水作為熱媒，通過直埋入建築物地板內的交聯鋁塑複（fù）合管（PAP,XPAP）或交（jiāo）聯（lián）聚（jù）乙烯管（PE-X）等盤管輻射而達到一種方便靈活的采暖形式。
　　實踐表明，低溫（wēn）熱水地板輻射采暖具有以下特點：
　　2.1 舒適衛生：
　　 由於輻射強度（dù）和溫度（dù）的雙重作用（yòng），減少了四周表（biǎo）麵對人體的冷輻射，室（shì）內（nèi）地表溫度均勻，室溫由下而上逐漸遞減（jiǎn），改變了散熱器采暖（nuǎn）室溫（wēn）上高下低的分布狀況，給人（rén）以（yǐ）頭涼腳暖的良好感覺，造成了（le）真正符合人體散熱（rè）及生理要求（qiú）的（de）熱狀態，符合我國傳統醫學“溫足涼頂”的健身理論，可以改善血液循環，促進（jìn）新（xīn）陳代謝，具有最佳（jiā）的舒適（shì）感和保健功能。
　　2.2 高效節能：
　　在建立同樣舒適（shì）的前提下，因為（wéi）輻射供暖方式較對流供暖方式熱效（xiào）率（lǜ）高，可（kě）節能約35％左右（yòu）。所以室（shì）內設計溫度可以比其他采暖方式降低2℃。
　　2.3 熱穩定（dìng）性好：
　　由於地麵層及混凝土層蓄熱量大，熱穩定性好，因此在間歇供暖的條件下，室內溫度變化緩慢。
　　2.4 使用麵積增加，方便裝修
　　室內取消了散熱器及（jí）其立支管，不但不占用建築麵（miàn）積，而且房間可（kě）以任（rèn）意分隔（gé），根據實際（jì）測算，平均可以增加室（shì）內5％左右的使（shǐ）用麵積，等於降（jiàng）低了房屋造價。而且使（shǐ）室內既美觀，又便於裝修和家具布（bù）置。
　　2.5 清潔衛生：
　　地板采暖室內空氣平均（jun1）流速小（xiǎo），能有（yǒu）效減（jiǎn）少因空氣急劇流動而引起的塵埃飛揚，以及明裝散熱設備和管（guǎn）道積塵麵受熱揮發的（de）異味（wèi），減少室內空氣汙染。
　　同樣，低溫熱水地板（bǎn）輻射采暖也存（cún）在初投資較高，層（céng）高及（jí）荷載增加，土建費用增（zēng）加，可維修性差等不足之處。
3、太陽能地板采暖係統的可行（háng）性及係統形式（shì）：
　　我國是太陽能資源十分豐富的國家，除四川盆地等局部（bù）地區不適宜太陽能利用（yòng）以外，我國大部分地區都適（shì）合利用太（tài）陽能。尤（yóu）其是西北﹑西南（nán）﹑華北地區，應充分（fèn）利（lì）用太陽能這種（zhǒng）清潔的（de）可再生（shēng）能源，減少建築（zhù）物（wù）能耗（hào）。我國太（tài）陽能（néng）利用方式（shì）主要有太陽能的低溫熱利用和（hé）太陽能光電技術。目前，從我國的實際情況和居民的承受能力看，光電技術成本過高，不適於建築節能中應用。而太陽能在建築（zhù）中（zhōng）的熱利用，尤其是與低溫地板輻射采暖係統的聯合應用，很大程度上提高了（le）太（tài）陽能熱利用的效率，避免了（le）太陽能隻在熱水器領域使用的局限性。
　　低溫地板輻射采暖係（xì）統與傳統的散熱器供（gòng）暖形式相比，一個突出特（tè）點是熱媒溫度低，熱媒溫度要求僅在（zài）35℃～45℃之間。而（ér）且地麵填充（chōng）層的蓄熱結構，增加了係統的熱惰性。由於（yú）低溫地板采暖係統的這些特點，太陽能這種低品位﹑清潔（jié）﹑利（lì）用技術成熟的能源作（zuò）為（wéi）低溫地板采暖係（xì）統的熱源，是比較（jiào）合理（lǐ）可行（háng）的。
太陽（yáng）能地板采暖主要有兩種形式，一種是（shì）間歇運行係統，是（shì）指太陽能供暖係統在日（rì）間收集太陽能並蓄存起（qǐ）來，在夜（yè）間運行對房間供暖的係統形式。這（zhè）種係統（tǒng）結構簡單實用，初投資（zī）相對較（jiào）低。此係統（tǒng）適（shì）合於冬季室外溫（wēn）度不太低，日（rì）照充足的地區，如我國華北﹑西北的一些（xiē）地區（qū），以及西南的部分地區。利用南向的蓄熱牆體和地麵，白天基本不需要熱源（yuán）就（jiù）可以維持（chí）16℃左右的室溫。如（rú）果白天的蓄熱溫（wēn）度為（wéi）40℃，夜間靠水箱中水（shuǐ）的溫降來供暖（nuǎn），其（qí）最終（zhōng）水溫也不會低於30℃，也能基本（běn）滿足熱（rè）源要求。但目前采暖區的絕大多數建築白天也需要熱量（liàng）供給，而（ér）且由於太陽能利用受氣候，天氣（qì）的影響很大，所以（yǐ）連續運行的太陽能地板采暖間接式（shì）係統（tǒng）是（shì）適用更廣泛的一種係統形式(見圖1）。即太陽能集熱係統和采暖係統（tǒng）是兩（liǎng）個獨立的係統，兩個係統采用換熱器換熱的形式進行（háng）熱量交換。為了保證係統連（lián）續運行，太陽能采暖係統必須有其他的輔助（zhù）熱源作為保障。輔助熱源的形式可以靈活考慮。如（rú）果太陽能供暖效率高，可以采用電加熱輔助熱源，否則（zé）從經濟性考慮，配合燃氣壁掛爐使用是比較（jiào）合理的。
4、太陽能（néng）低溫地板輻射采暖係（xì）統的輔助（zhù）熱源：
　　如果該地區實行的是低穀電價，將電能作為輔助熱源，是（shì）比較理想的選擇，特點是清潔，設備易操作，但將高品位的電能（néng）作為采暖的熱源，隻是節省了運（yùn）行費用，並未真正意（yì）義上做到節能，況且我國大部分地（dì）區並未實行低穀電價。
　　燃氣壁掛爐（lú）供熱方式就是用功率足夠（gòu）大的燃氣爐來為各單元住宅（zhái）供熱及供應生活熱水（shuǐ）。其設備小（xiǎo）巧美觀，可壁掛式安裝在住宅的廚房內，如同安（ān）裝了（le）一個稍大些的燃氣熱水器（qì），並（bìng）不影響（xiǎng）廚房（fáng）的使用麵積。它便於單（dān）戶計量，可使用磁卡（kǎ）燃氣表實現用熱分戶計量，解決（jué）了供暖費常年虧欠的難題，其另一個特點是節約能源，沒有鍋爐房﹑二次換熱﹑外網及樓內管道的（de）熱損失，可節省熱能7％左右。由於是輔助太（tài）陽能采暖係統的間歇運行方式，它實際的使用（yòng）率並（bìng）不（bú）高，運（yùn）行費用較低。從地板（bǎn）采暖的情況看，雖然在我國運用的時間不是很（hěn）長（zhǎng），但其設計施工（gōng）基本也是成型的技術了，而（ér）且很多建築采用地板采暖後都收到了很（hěn）好的效果（guǒ），這項技術可以說（shuō）已經比較成熟。對於太陽能集熱部（bù）分，由於（yú）係統是機械循環，需要集（jí）熱器有較高的承壓（yā）能力。目前家用的普通真空管集熱器顯然不能滿（mǎn）足要求，最近很多太陽能集（jí）熱器廠家已經研製出多（duō）種U型（xíng）管以及熱管式太（tài）陽能集熱器，其承壓能力達到1.2MPa以上（shàng），完全可以滿足（zú）機械循環的要求。
　　如（rú）果在經濟條件允許的條件下，建築物（wù）的圍護結構采用複合節能牆體，比（bǐ）如“聚苯板粘貼外牆（qiáng）保（bǎo）溫體（tǐ）係”，進行牆體外保溫後（hòu），由於內部的實體牆熱容（róng）量大，室（shì）內能（néng）蓄存更（gèng）多（duō）的熱（rè）量，使諸如太陽能輻射或間（jiān）歇采暖造成的室內溫度變化減緩，室溫較為穩定，生活環（huán）境較為舒適，也使太陽（yáng）能輻（fú）射得熱﹑人體散熱﹑家用電器及炊事散熱（rè）等（děng）因素產生的“自由（yóu）熱”得到（dào）較好的利用，有利於節能。
5、結（jié）論：
　（1）燃氣壁掛爐作為太陽能（néng）低溫地板采暖係（xì）統的輔助熱源，在（zài）係統形式﹑能量保證﹑舒適（shì）性要求等方麵均是（shì）可行的。
　（2）我國是太陽能（néng）資（zī）源比較豐富的國家，利用綠色﹑清潔的太陽能進行低（dī）溫地（dì）板（bǎn）采暖，再以燃氣壁掛爐（lú）作為係統（tǒng）的輔助熱（rè）源（yuán），在我國西（xī）北﹑華北地區不但從理論上還是實際操作上，都是完全可（kě）行的。
　（3）目前由於太陽能集熱設備的成本較高，太陽能與建築一體化的結合（hé）程度不高，大大限製了太陽能（néng）係統的使用。
　（4）太陽能地板采暖係（xì）統（tǒng）的應用，對於節約非可再生燃料，減少建築能耗，完成我國建築節能的既定目標都（dōu）有重（chóng）要的意義。同（tóng）時對於（yú）減輕（qīng）大氣（qì）汙染（rǎn），防止環境的進一步惡化（huà）都會起到（dào）積極的（de）作用，為我國建築行業的可（kě）持續發展提供（gòng）了有力的支持。