低温辐射地板供暖在校园公寓楼改造中的分析

赵敬源　王斌

摘要：结合校园公寓楼特点及使用现状，对低温地板辐射在校园公寓楼改造中的优势，劣势进行了分析并做出了一些弥补措施，主要在节能和舒适性两方面进行了分析。综合比较得出，低温双向散热辐射地板，在校园公寓楼供暖改造中节能高效、舒适环保、技术可行，综合经济效益明显。

关键词：校园公寓楼；低温地板辐射供暖；双向散热；地下热源

1.前言

建筑能耗占到我国总的能源消耗的20～30%，其中采暖、空调能耗占建筑能耗约60%～70%，空调系统、采暖节能势在必行。目前我国的既有的近400亿平方米建筑，其中95%以上是高能耗建筑，仅有1%为节能建筑，其中校园公寓楼占有一定量的比例，以北方地区陕西省高校为例，目前陕西省有96所高等院校，在校生约98万，校园宿舍公寓楼面积约为620万平方米，其中10%左右已经建成40年或超过40年，20～30%建成有20～30年，最近20年建成的有60%左右，整个校园公寓楼单位面积能耗非常大。另外，通过对冬天公寓楼室内热环境的调查发现，宿舍公寓楼的热环境比较差。一些宿舍冬季温度过高，通过开窗或开门散热的措施来降低宿舍温度，导致室内温度温差极大。相反，一些宿舍冬季宿舍温度过低，热舒适度比较差，南北宿舍温度差异也较大。因此，从节能和舒适性等方面考虑，节能改造迫在眉睫。

2.低温辐射地板供暖在校园公寓楼改造中的可行性分析

2.1公寓楼的使用特点、现状及热环境调研

学校公寓楼宿舍现状：房间顶棚做一些抹灰或其它饰面，墙体抹灰或贴一些其它简单饰面，地板直接水泥砂浆抹平或贴地砖，构造比较简单，冬季采暖采用暖气片供热，夏天电风扇降温。学校公寓使用特点：白天大部分使用者上课或参加其它活动，很少有使用者在公寓楼内，一般中午、晚上回到宿舍，使用时间比较集中，目前我国采暖地区校园公寓楼建筑面积相当巨大，冬季供暖几乎全部采用锅炉房与暖气片水暖供热，夏季采用电风扇降温，即耗能，又舒适性差。以下是对长安大学小寨校区公寓楼的热环境方面的100份调研结果：

2.2低温辐射地板供暖改造优势分析

在改造和新盖住宅中地板辐射取得了非常好的节能和舒适效果，地板辐射在校园公寓楼改造中结合校园公寓楼的特点，相对传统暖气片供暖具有巨大优势。

地板辐射地板供暖：是把辐射管布置在地坪或楼板上的一种辐射供热方式。校园公寓楼地板辐设构造的一般做法是在楼板结构层上水泥砂浆找平层，设置保温层，水泥砂浆找平层，接着设置地暖管，并用混凝土填充，上面做水泥砂浆面层或地砖之类。另一种做法是不设置保温层，双向散热。在校园公寓楼节能改造大潮中，供暖改造中采用地板辐射供暖在节能改造中有如下一些优势：

1）采用二联供，能源梯级利用。供热系统为采暖和生活用水两联供，气候条件是选择二联供系统二部分负荷比例的主要依据。通过变频循环水泵与换热器调节水流量来达到调节二部分的热水供应比例及温度，同样生活热水分为热开水供应和洗澡供水，也能通过上述方法调节热水供应比例及温度，使能源梯级综合利用；

2）室内计算温度低，节能效果突出。地面辐射供暖技术规程（JGJ142-2004）规定计算全面低温热水地面辐射供暖系统的耗热量时，室内计算温度的取值应降低2℃，或取计算总耗热量的90～95%。

3）集中使用，易于管理。学生公寓楼分布比较集中，管线布置短，热量传送途中散热少，学生作息时间比较有规律，白天几乎不在，晚上回来住，采用温控阀通过控制热流量来控制温度，白天使用者少时通过调低热流量来达到调低室内温度来，晚上调到正常室温，节能可靠舒适；

4）提高宿舍使用面积。宿舍取消了散热器和立、支管，使宿舍面积一般提高3～5%左右，同时易于东西的布置；

5）投资不高，维护费用低，施工期短。主要在混凝土结构上布置找平层，设置地暖管，并用混凝土填充，上面做水泥砂浆面层或地砖，采用耐用散热快地暖管一般寿命可保证30年左右，投资费用低，维护费用低和方便。施工期短可，以利用寒暑假进行施工；

6）舒适性强。低温地板辐射换热量一般占总换热量的50%以上，而暖气片供暖主要以对流换热为主，室内温度均匀度相对比较差，低温辐射地板供暖温度均匀度高舒适性强。低温地板辐射水平温度分布均匀，同时均匀程度取决于水管的布置方式、间距以及填充层的厚度和均匀度，一般采用双回字形，送水管均布，温度比较均匀，完全可将宿舍不同点温差控制在1K以内。地板辐射供暖室内竖向空气温度沿室内高度逐渐递减，主要以辐射换热为主，室内空气温差不会太大。地板加热空气，使热空气缓缓上升，而顶棚处空气温度相对较低，密度大，与上升的热空气充分混合，室内的温度均匀度较高，舒适度也高。同时也符合脚暖头凉的人舒适性原则。地板辐射采用双向辐射散热是不设置保温层，热量向上下相邻房间传递，与设置保温层的传统地板辐射采暖相比，节约了初期的保温层投资及施工等的投资，降低了地板表面温度，楼板的平均辐射温度下降，室内空气温度分布更趋合理；

7）热源的选择范围广，可使用清洁能源，节约能源。燃煤、燃气、电热锅炉热水供暖及城市区域集中供热：利用原有锅炉节约初期改造投资，也可以接入城市集中供热供暖热等，效率利用高，综合各种因素考虑选用。地下冷热源：主要分为土壤源和地下水源。土壤地源热泵装置的关键之一是地下热交换器的设计和安装。为此，必须了解热泵安装地土壤的特性，原状土（未经采热的土壤）的全年温度分布和当地土壤的导热系数、含水量、密度、比热容等热物性参数。土壤源地缘热泵初期投资高，运行费用低（据美国环保署EPA估计，设计安装良好的土壤源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调费用），绿色环保节能，但要求地下空间大。校园建筑密度比较低，建筑四周空地大，能很好的满足土壤源地下要求安装换热器的大空间要求，比较适用于校园公寓楼冬季供热的热源选择。地下水源热泵水温是影响地源热泵效率的主要因素，温度比较稳定，一般在12℃～24℃之间，冬季高于室外气温供热，是一种高效、节能、环保的热源。使用时要充分考虑适用地区水资源的分布、地下水的水质等，同时要合理的选用水的回灌类型防止地下水的污染等。

2.3低温辐射地板供暖的不足及弥补措施

地板辐射供暖在校园节能改造中也存在以下一些不足：

1）低温辐射地板增加构造层的厚度，使房间层高减小，同时增加了楼板的荷载；

2）房间一般要放置桌椅床之类的，对热量传递具有遮挡，相当于一个热阻，影响温度的均匀度，由于不设置保温层，双向散热，温差不是太大；

3）维修难。一旦出现局部漏水、堵塞或者热水循环不畅，查找原因的难度大，维修也比较困难。

4）考虑到学校公寓改造中，混凝土导热系数比较大，散热量快，易于传热。但混凝土缺点是升高温度吸热量大，升高单位温度所需时间长，所以地板采用混凝土的对温度敏感性低，不利于使用者回到公寓想立刻升高温度的意愿。

解决措施是：水管采用耐用导热快的材料；外墙采用内保温，这样避免了采用外保温时墙体吸收大量的热，使室内升高单位温度所需时间减少，升温相对较快。

2.4节能潜力分析

校园公寓楼低温地板辐射改造中，仅考虑燃煤、燃气、电热锅炉热水供暖或城市区域集中供热，节能为15%左右，以陕西所有高校为例，校园公寓楼面积620万平方米，采暖面积510万平方米，采暖耗煤量按照规范西安取9.7KG/m²，改造前耗煤量49500吨标准煤，改造后为42100吨标准煤，节约7400吨左右标准煤。若采用地下土壤源或地下水源等可再生资源作为热源，节能效果更加明显。

3.结论

低温辐射供热在校园公寓楼中的改造中热源的选择范围广，不仅可以利用传统能源，能源优化利用，也可以利用土壤源、地下水源等清洁可再生资源，节约能源。虽然，地板辐射供暖存在一些不足，经过一些措施的处理，结合校园公寓楼的特点和使用情况，相对暖气片供热具有明显的技术经济优势，经过综合分析低温地板辐射供热在校园公寓楼改造中不但节能高效、舒适、环保卫生、技术上可行，而且综合经济效益明显，必将在校园节能改造中大量推广。