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高大空间建筑采暖方式的选择分析

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发表于 2017-3-14 10:32:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
摘要:对高大空间建筑的常用的采暖方式的优缺点和适用条件进行阐述,并对建设单位和设计人员在选择和分析高大空间采暖方案上提供相关的建议,以供参考。

  1引言
  随着新时代中国经济的高速发展,人们对建筑功能的要求逐渐由原来的注重经济适用向追求品质转变,出现越来越多的高大空间建筑,给人以舒畅轻松和大气的感觉,与此同时,高大空间的普及给暖通空调专业的设计安装提出了更高的要求,设计师要根据工程的不同特点提供适合建筑自身的暖通设计方案。

  2高大空间建筑
  高大空间建筑,顾名思义就是层高较高,空间较大。高大空间建筑有其建筑自身的特点,是指层高大于5米,体积大于1万立方米的建筑。高大建筑主要应用在民用的公共建筑和工业建筑当中,其中民用建筑主要有商业用房、影院、体育场、音乐厅和展览馆等建筑,工业建筑主要由工业工艺确定层高。高大空间往往功能也比较复杂对暖通专业而言,主要的关注点在于高大空间建筑的热负荷特性。由于高大空间层高比较高,空间比较广,烟囱效应比较明显,造成垂直方向形成特别大的温度梯度,热量集中往顶棚聚集,而工作区却达不到设计要求,另外高大空间一般面积较大,内外区热负荷相差也较大,如设计不合理,会造成室内温度场温度分布不均匀,影响了舒适度。通常高大空间的冷负荷构成当中围护结构只占8%-27%,室外冷风侵入负荷比普通建筑所占比例较大,为9.5%-112%,灯光散热占2.5%-11%等。

  3高大空间建筑供暖方式
  高大空间的供暖方式有多种,目前主要有散热器供暖、地板辐射供暖、燃气红外线辐射供暖,热水吊顶辐射板和采暖系统空气调节供暖系统等。以下就以目前设计当中比较常应用的大空间采暖方式的特点作出分析,以便对建设单位和设计研究人员在选择供暖方案时有所帮助。

  3.1散热器供暖
  (1)在特定热媒下,高大建筑物采用传统的散热器供暖,比较大的优点是造价相对较低,但大跨度房间散热器位置布置较困难,尤其是在外墙有幕墙设置时,将更加困难。散热器供暖主要是靠自然对流放热为主,这种供暖方式造成上下温度梯度大,达0.5~1.0℃/m,特别是10m以上时房顶下空气温度可高达三十多摄氏度,但2m以下人停留的工作区空气温度分布不均,有的地方甚至只有3℃~5℃。
  (2)在民用建筑中高大空间的立柱尺寸往往比较可观,设计师可利用立柱的四面布置散热器,并优先采用中心距为1800mm的散热器,这样可有效减少散热器宽度,为后期的装修以及温控阀的安装留够足够的位置。散热器安装与立柱上,可有效减少高大空间内外区的温差,可相对减少整个空间的横向温度梯度。
  (3)散热器供暖要以工程实际情况考虑使用,特别是对高大空间档次要求较高时,需要考虑后期装修及散热器暗装,其在舒适性方面都存在先天劣势,作者建议除市政供暖条件及造价因素约束外,此种方式应慎用。
  3.2地板辐射供暖
  (1)辐射供暖是指提高围护结构内表面中的一个或多个表面的温度,形成热辐射面,通过辐射面以辐射和对流的传热方式向室内供暖的方式。辐射采暖是一种卫生条件和舒适标准都比较好的采暖方式,早在20世纪30年代,国外有些高级建筑就已经开始应用,目前辐射采暖在国内各类型建筑当中也已普及,使用效果也大多令人满意。辐射供暖方式主要有顶板辐射,墙板辐射和地板辐射等几种方式,其中以地板辐射最为常见和普及。
  (2)对于高大空间而言,地板辐射采暖方式非常符合高大空间建筑特点和热负荷特性。地板辐射采暖地面有相对较高的温度,使人体脚部感受到温暖和舒适,符合人体脚暖的生理需求。由于高大空间的绝大多数层高都是为建筑美感需要服务的,只需要在人体活动区域达到设计温度也就完成了暖通设计的任务,有效解决了竖向温度梯度特别大的问题。
  (3)地板辐射采暖方式能够克服散热器采暖内区难以达到设计温度的弊端,有效解决了内区的采暖需要,从而使室内工作区温度场的温度梯度达到最小。
  (4)地板辐射采暖方案的选用要充分考虑房间后期装修的需要,如后期无法避免对地面做射钉或钻孔等作业,就不宜选用此种采暖方案。另外,地板辐射采暖在结构设计上有更大的降板要求,降板一般在100-150mm之间,对层高有一定的影响,但对高大空间而言,层高的影响基本可忽略,但相对散热器系统而言,地面辐射采暖对平面不占面积。
  (5)地板辐射采暖节能更有优势。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2014)第3.0.5条规定辐射供暖室内设计温度宜降低2℃。实践证明,人体的舒适度受辐射影响很大,欧洲的相关实验也证实了辐射和人体舒适度感觉的相互关系,室内设计温度降低2℃可以达到同样的舒适度,从而达到节能效果。
  (6)《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2014)第5.4.1条规定热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35℃~45℃,不应大于60℃;供回水温差不宜大于10℃,且不宜小于5℃。这就是说采用地面辐射供暖系统就必须建立相应的换热站,势必增加项目造价和运行费用,相对散热器采暖系统这属于额外的投资。
  3.3燃气红外线辐射供暖
  (1)燃气红外线辐射采暖是利用可燃气体,通过特殊的燃烧装置-发生器进行燃烧而辐射各种波长的红外线进行采暖的。
  (2)由于燃气辐射采暖由可燃气体在现场提供热源,存在一定的潜在危险,目前仅应用于工业厂房,体育馆,农业温室和礼堂等高大建筑。由于辐射器的表面温度较高,如其安装高度过低,人体所感受到的辐射强度将会超过人体舒适的要求,所以《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2014)中第5.6.3条规定燃气红外线辐射器的安装高度不宜低于3m。
  (3)燃气辐射采暖是专为高大建筑供暖的一种方式,特别适用于间歇采暖的建筑,并且不存在停用时冻结的危险,除非工艺有要求,否则不用提供值班温度下采暖。天然气辐射采暖还适用于高大建筑中局部需要采暖的情况,例如滑冰场和体育看台等位置,另外燃气辐射采暖还可用于露天和室外局部采暖,当然这种方式下就基本依靠100%的辐射采暖,对流对人的热感觉基本没有作用。
  (4)由于燃气辐射采暖对可燃气体的依赖,在建筑设计当中对通风和消防的设计要求上比普通建筑高,需要根据规范设置事故通风,并做相应的可燃气体检测报警等装置,通风机需要设计为防爆风机,并分别在室内外方便开启的地方设置开关。
  (5)燃气辐射采暖方式有其自身特性和使用场合,在使用过程当中要根据工程自身特点和甲方使用情况综合分析确定,做到扬长避短。

  4结论
  综上所述,高大空间由于自身建筑特点,有多种供暖方式供选择,散热器方式供暖市政条件容易满足,但供暖效果不能保证;地面辐射采暖系统能够解决高空间温度场温度梯度过大的问题,但其需同时考虑装修需求并需要建设换热站,造价提高明显;燃气红外线辐射采暖对市政要求比较苛刻,能有充足的燃气供给,其可使用的建筑类型比较确定。设计者和建设者应根据建筑功能和特点以及市政条件确定最佳和最合理的供暖方案。
发表于 2018-1-8 16:44:07 | 显示全部楼层
感谢楼主的总结分析,学习了
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