1、1高层建筑物大空间采暖方式研究摘 要 本文首先介绍了高大空间建筑物的热负荷形式特点和衡量采暖效果的基本标准，接着进行了辐射采暖与对流采暖的比较，再次基础之上总结传统辐射采暖形式及传热特点，最后对红外线辐射采暖进行了较为深刻的研究。 关键词：高层建筑；采暖；红外线辐射 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 1 高大空间建筑物的热负荷形式特点 高大空间建筑物具有落空高、跨度大、门窗面积大、围护结构传热系数大的特点。这就决定了该类型建筑冬季采暖热负荷高；建筑物内温度梯度大，空气严重分层，导致上热下冷，从而致使屋顶散热量很大；由于落空高，烟窗效应极为明显，门、窗等缝隙的冷风渗透耗热量
2、很大。而有些建筑如生产厂房、娱乐场所等高大建筑仅需定时供暖，所以要有灵活方便的控制。高大空间建筑的特点决定了其在采暖方式上具有特殊性。 当前，国内大量采用的散热设备主要有：散热器、暖风机和辐射板三大类。散热器和暖风机是通过加热空气，主要以对流的形式传热的采2暖设备，对于负荷大、存在严重空气分层的高大空间建筑来说，为满足工作区的需求，只能采取增加设计热负荷，增加散热设备等方法来解决。这样势必增加投资，减少有效使用面积，既浪费能源，又降低了卫生标准。显然，传统采暖方式不能满足高大空间建筑的采暖要求。 2 衡量采暖效果的基本标准 任何形式的采暖系统中，辐射和对流散热都同时在起作用，单纯以室内空气温度
3、高低作为衡量采暖效果的标准是不全面的，而应考虑辐射和对流的热量对人和物的综合作用。 可以用一个温度数值来表述人或物体在采暖环境中，受环境辐射和空气对流热交换的综合作用的实际感觉，这个数值称为“实感温度” 。实感温度可以通过经验公式计算得到： T 实=0.52t 内+0.48t 平均-2.2 式中:T 实实感温度（） ；t 内室内空气温度（） ；t 平均围护结构的平均辐射温度（） ； 当室内温度 t 内为 20时，如果采用对流采暖，外墙内表面温度 t平均一般比室温低 5，此时实感温度约为 15.4。 如果采用辐射采暖，外墙内表面温度与室内温度相差不大，此时，要达到相同的供热效果，即实感温度同为
4、15.4，室内空气温度只需17.6。与对流采暖相比，室内温度降低了 2.4。如果考虑空间高大或室内换气量大等情况，温度差别将更显著。表面看来，在辐射采暖环境中，室内空气温度虽然较低，但由于辐射热的直接作用以及四周环境有3较高的温度，因此人体在这样的环境中，自身辐射散热大大减少，人的实际感觉比在相同室内空气温度下的对流采暖舒适得多。即如果保持相同的卫生条件和舒适感，辐射采暖环境中的空气温度可以比对流采暖时低 23。 3 辐射采暖与对流采暖的比较 3.1 对流采暖形式及传热特点 在对流采暖系统中，散热设备先将周围环境中的空气加热，再依靠冷、热空气比重不同的物性进行对流换热，从而将整个环境加热到一定
5、的温度。空气对流采暖要加热采暖空间中的所有空气，空间的长度、宽度和高度，以及建筑物的围护结构型式、保温性能、换气率等因素对供热热负荷的影响很大。 3.2 辐射采暖感觉更加舒适 从室内环境卫生学观点来看，室内水平温差、垂直温差以及外墙表面与室内中央温差，都应该越小越好，采暖引起的气流速度也不应过大。从这几方面看，辐射采暖较之对流采暖更有优势。对流采暖中，冷热空气以一定的流速不断循环，这对环境卫生和人体舒适感都有一定影响，而辐射采暖则很少引起空气流动。在对流采暖中，辐射散热量很少，建筑的围护结构只能从室内空气中吸取热量并通过其表面向室外散热，因此，外墙内表面温度肯定比室内空气温度低，人体实际上处于
6、四周温度较低的墙、地面和室内设备形成的“冷辐射”包围之中，人体向这些冷的表面辐射热量，这大大增加了人体的辐射散热量，人体舒适感较差。4而辐射采暖则不同，人体及周围物体都吸收红外线产生的辐射热，周围物体（包括外墙内表面）温度接近于室内空气温度，人体可以从环境表面得到一部分辐射热量，而对外辐射的散热量有所减少，感觉更加舒适。在辐射采暖的环境中，地面有较高的温度，人体足部感觉较温暖、舒适；而对流采暖时情况正好相反，地面温度较低，达不到加热足部的目的。 3.3 辐射采暖比对流采暖更加节能 辐射采暖方式特别适用于高大空间、换气量大、局部供暖、间隙式采暖等多种场合，其经济性是十分显著的。 辐射采暖时建筑热
7、损失较对流采暖时低，主要有几方面的原因：第一，由于辐射采暖时，辐射热直接照射采暖对象，几乎不加热环境中的空气，因此辐射采暖时的空气温度比相同卫生条件下对流采暖时的空气温度低，一般可以低 23，因此室内外温差小，所以建筑热损失也较小。第二，由于辐射采暖时室内外温差小，所以冷风渗透量也较小。第三，由于对流采暖时，室内空气被加热，并形成冷热空气的对流，因此室内空气温度有较大的梯度，屋顶部分温度高，地面附近温度低，一般对流采暖温度梯度约为 0.51.0/米，而辐射采暖时，辐射热直接向下辐射，地面部分还可以积蓄部分热量，因此室内空气温度梯度小，相应建筑物上部的热损失也较小。据测试，单位面积上，辐射采暖所
8、耗热量约为对流采暖时的 0.8 倍左右，如建筑空间高于 5 米，此值仅为 0.6，如高于 10 米，此值仅为 0.3，也就是说在高于 10 米的空间中，辐射采暖耗热量仅为对流采暖的 30%。 54 红外线辐射采暖 4.1 红外线辐射采暖方式的综合特点 辐射采暖是利用辐射传热原理进行采暖的一种方式，其热能辐射波波长的范围主要在 220m 之间，当辐射源表面温度低于 80时，热射线波长大于 7m，称低温辐射；当辐射源表面温度为 80200时，热辐射线波长为 57，称中温辐射；当辐射源表面温度为 500700时，热射线波小于 24m，称为高温辐射。辐射采暖系统模拟太阳只对物体加热，较好的解决了大空间
9、建筑物采暖的特殊性问题。 红外线辐射采暖属高温辐射，是指利用可燃气体在辐射板表面燃烧，将辐射器的表面加热至 8001100高温，产生红外线电磁波，以辐射热的形式直接加热物体，不加热空气媒介。在大空间建筑采暖中，辐射方式与对流方式相比有着独特的优点，在某些方面是对流方式所无法比拟的。 4.2 红外线辐射采暖的应用前景 4.2.1 用于工业厂房或公用建筑的全面辐射采暖 红外线辐射器可用于多种场合下的采暖，在一些建筑空间很高、体积很大、门窗很多，以及换气量大的工业建筑、民用及公共建筑中，在使用热风或暖气片对流采暖方式，达不到设计要求，而且一次投资和运行费较高时，可采用燃气红外线辐射采暖，不仅采暖效果
10、好，而且比较经济。这一类建筑有礼堂、展览馆、大型厂房、大型农业温室、飞机库、物资仓库、体育馆等。 4.2.2 用于局部及室外采暖 6红外线辐射器有一个重要特点是可以用于局部和室外采暖，这是其它采暖方式无法比拟的。所谓局部采暖就是在一个有限的大空间内，只有某一部分要采暖，而其余大部分无采暖要求。在许多工业场合，如仓库、维修车间、生产流水线等地方，空间很大，但需要采暖的人员位置比较固定，这时采用全面供暖，无疑浪费很大，采用局部供暖十分必要。另外象滑冰馆、游泳馆这样一些体育馆，只要对四周观众席加热就可以了，采用燃气红外线辐射器，效果很好。室外采暖则是在一个无限大的空间中，某一个局部区域进行采暖，这种
11、采暖系统中，辐射热起主导作用，对流散热基本上不起作用。室外要求采暖的地方也较多，如体育场主席台、高级宾馆的门厅、露天餐厅等。 4.2.3 用于间隙式采暖 因为辐射采暖可以迅速起停，所以特别适用于一些间隙式加热的单体大空间，如集体食堂、电影院、歌剧院等场所，每天采暖时间有限，大部分时间不需采暖。因为辐射采暖系统比较简单，如果采用液化石油气为气源，则可以方便地拆卸搬运，这又可以适用于一些临时建筑，如建筑工地、野外作业的临时建筑等。 参考文献 1王荣光.辐射采暖应用中的几个问题J. 中国建设信息供热制冷. 2002(06). 2王冬梅,王红梅关于红外线辐射采暖方式的若干思考J. 民营科技. 2010(05). 73罗明星,罗贤成. 燃气红外辐射采暖在高大建筑上的应用及节能分析J. 重庆交通大学学报(社会科学版). 2010(03).
