關(guān)于住宅供暖空調(diào)技術(shù)方案與運(yùn)行模式的分析

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的穩(wěn)步提高以及建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，住宅供暖空調(diào)市場(chǎng)規(guī)模和普及率都得到了迅速發(fā)展。文中就住宅供暖空調(diào)技術(shù)方案與運(yùn)行模式進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：住宅供暖；空調(diào)；技術(shù)；運(yùn)行；

一、住宅供暖空調(diào)技術(shù)特點(diǎn)

按供暖方式的不同，住宅供暖技術(shù)還可分為：熱風(fēng)、輻射和自然對(duì)流三種方式。熱風(fēng)主要是指通過熱空氣加熱室溫的方式，如熱泵型空調(diào)器、燃?xì)獗趻鞝t+風(fēng)機(jī)盤管、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)等，該類方式在國內(nèi)一些地區(qū)應(yīng)用最廣泛。自然對(duì)流主要是通過散熱器供暖。輻射供暖方式包括電熱膜、電纜、地板供暖以及毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖等。末端加熱方式不同可分為：熱風(fēng)供暖系統(tǒng)、散熱器供暖系統(tǒng)和熱水輻射供暖系統(tǒng)。

1.區(qū)域集中供暖技術(shù)

區(qū)域集中供暖方式是以區(qū)域熱網(wǎng)或較大規(guī)模的集中供暖為熱源的方式，通常熱媒為蒸汽或熱水，常見的末端設(shè)備形式有風(fēng)機(jī)盤管、散熱器和地板輻射等。區(qū)域集中供暖細(xì)分傳統(tǒng)區(qū)域集中供暖、分散式集中供暖、分布式供暖系統(tǒng)以及小區(qū)集中空調(diào)供暖等。

傳統(tǒng)區(qū)域集中供暖常見于北方城市，目前國內(nèi)區(qū)域集中供暖系統(tǒng)絕大多數(shù)是以城市熱網(wǎng)或燃煤、燃?xì)?、燃油、大型電鍋爐作為熱源，通過外網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)與室內(nèi)系統(tǒng)連接。區(qū)域集中供暖必須建立一個(gè)局部或區(qū)域供暖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，這包括鍋爐、增壓系統(tǒng)、供水管線、采暖末端以及鍋爐房。這種供暖方式目前乃至今后一段時(shí)間仍是北方城市住宅供暖的中流砥柱。

分散式集中供暖是單個(gè)建筑單元、單個(gè)建筑或多個(gè)相鄰的使用性質(zhì)相同的建筑共同使用一個(gè)熱源供暖的方式，其熱源形式有燃煤、燃油、燃?xì)獾儒仩t。與區(qū)域集中供暖系統(tǒng)相比，這種集中供暖系統(tǒng)建設(shè)靈活，便于集中管理，方便維修。每個(gè)系統(tǒng)供熱面積小，便于調(diào)節(jié)和控制，特別是可根據(jù)作息時(shí)間控制采暖時(shí)間。且管網(wǎng)規(guī)模小，無中間換熱站，熱損失和動(dòng)力消耗小，易克服水力失調(diào)，節(jié)約能源。其缺點(diǎn)是每個(gè)建筑單元、每個(gè)建筑需設(shè)單獨(dú)的鍋爐房，造成熱源數(shù)量較多，不易管理，容易造成空氣污染。若住宅樓尚未實(shí)現(xiàn)分戶熱計(jì)量，末端無調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)室內(nèi)過熱時(shí)，用戶一般開窗散熱調(diào)節(jié)而不是關(guān)小暖氣，有部分熱量損失，但低于區(qū)域集中供暖系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的區(qū)域集中供暖方式相比，系統(tǒng)投資較小、建設(shè)靈活，便于集中管理，方便維修。

2.分戶家庭供暖技術(shù)

分戶家庭供暖是最普遍的供暖方式，常見的方式有：熱泵型空調(diào)器、家用集中空調(diào)系統(tǒng)、家用燃?xì)忮仩t+風(fēng)機(jī)盤管/散熱器/輻射地板系統(tǒng)供暖和電供暖等。其中，分體式空調(diào)器，是最常見的升降溫方式。與輻射供暖和自然對(duì)流供暖相比，空調(diào)供暖容易造成室內(nèi)溫度上部空間溫度較高而下部空間溫度較低的情況，舒適性差。

家用燃?xì)忮仩t供暖是以天然氣、液化石油氣等作為能源，與家用集中空調(diào)系統(tǒng)相似，其末端形式有風(fēng)機(jī)盤管、散熱器、輻射地板、毛細(xì)管網(wǎng)輻射系統(tǒng)等，供暖方式采暖靈活方便、采暖時(shí)間及各房間溫度可調(diào)性強(qiáng)，可獨(dú)立計(jì)量。另外，家用燃?xì)忮仩t最大的優(yōu)點(diǎn)在于可滿足居民冬季采暖和全年生活熱水的雙重需求。與熱泵型家用集中空調(diào)系統(tǒng)相比，家用燃?xì)忮仩t運(yùn)行更穩(wěn)定。

3.其它供暖方式技術(shù)

太陽能供暖系統(tǒng)，屬于可再生能源供暖系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境的污染最小，節(jié)能效果顯著，且熱效率最高，清潔干凈，不需要消耗自然資。但目前，國內(nèi)太陽能供暖技術(shù)處于概念炒作階段，技術(shù)不成熟，尤其對(duì)于日照率偏低的一些地區(qū)，其可適用性有待進(jìn)一步研究。

地源熱泵采暖系統(tǒng)，屬于可再生能源供暖系統(tǒng)，但該系統(tǒng)一方面造價(jià)高，另一方面受地理?xiàng)l件限制，但并不代表該技術(shù)可以適應(yīng)國內(nèi)所有地區(qū)，只是其具體應(yīng)用應(yīng)視具體場(chǎng)合而定。

二、住宅供暖空調(diào)方案的選擇

國內(nèi)一些地區(qū)住宅多采用的供暖空調(diào)方式為分戶供暖空調(diào)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是按戶設(shè)置供暖空調(diào)設(shè)備，用戶可根據(jù)需求單獨(dú)控制。與傳統(tǒng)中央供暖空調(diào)系統(tǒng)等大規(guī)模工程相比，分戶式供暖空調(diào)系統(tǒng)工程規(guī)模小，投資少，未引起專家和設(shè)計(jì)師的足夠重視，通常設(shè)計(jì)過程中缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)原則和方案間的比較，而且方案的決定受用戶的主觀影響比較大，最終導(dǎo)致用戶使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)房間舒適性差、能耗高等問題。所以，文中分析的目的就是為了解決如何篩選出科學(xué)合理的分戶式供暖空調(diào)系統(tǒng)方案。

另一方面，住宅供暖空調(diào)系統(tǒng)的自身特點(diǎn)也決定其方案篩選過程具有以下特點(diǎn)：

1）多人、多學(xué)科、多層次、多目標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)2）目的動(dòng)態(tài)性3）評(píng)價(jià)內(nèi)容的不確定性和模糊性4）客觀性。

綜合上述住宅供暖空調(diào)市場(chǎng)特點(diǎn)和系統(tǒng)自身特點(diǎn)可知，住宅供暖空調(diào)方案篩選是一個(gè)涉及諸多方案比較的多目標(biāo)決策問題，存在量大且難于篩選的問題。為得到準(zhǔn)確的結(jié)果并將該問題簡(jiǎn)化處理，本文采用分步驟逐層深入的方法優(yōu)選住宅供暖空調(diào)方案：

1）確定篩選對(duì)象

方案篩選的目的是盡可能的為住宅建筑提供最佳供暖空調(diào)系統(tǒng)，而實(shí)現(xiàn)該目的的前提是首先要獲得全面完善的方案集，包括任何技術(shù)類型和任何品牌的方案元素。因此，篩選對(duì)象就是包含現(xiàn)實(shí)中所有技術(shù)類型和所有品牌的戶式供暖空調(diào)系統(tǒng)的方案集合。

2）初步篩選

一方面，多樣化、多品牌的系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)庫，源源不斷的為實(shí)際項(xiàng)目提供參考；另一方面，國家和地方政策法規(guī)（能源政策和結(jié)構(gòu)等）、項(xiàng)目自身特點(diǎn)（包括地理位置、場(chǎng)地氣候環(huán)境、可利用能源、地形地貌、場(chǎng)邊周邊環(huán)境等）也為技術(shù)的應(yīng)用提供了限制或者有利條件。因此，針對(duì)特定建筑，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目自身特點(diǎn)（包括氣象條件、當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)、建筑物功能及用途、當(dāng)?shù)卣吆铜h(huán)境保護(hù)等）和用戶要求，并結(jié)合各方案的技術(shù)特點(diǎn)，初步篩選掉一些明顯不符合項(xiàng)目需求的方案。

3）綜合評(píng)價(jià)與篩選

采用多目標(biāo)決策分析方法，對(duì)初步篩選后的方案集進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并排序，最后獲得適合該特定建筑的最優(yōu)方案。

三、地板輻射供暖系統(tǒng)間歇運(yùn)行模式

1、供暖房間熱平衡

目前常用的供暖運(yùn)行模式有：連續(xù)運(yùn)行模式和間歇運(yùn)行模式，且后者更廣泛應(yīng)用于住宅建筑領(lǐng)域。因此，本文較優(yōu)運(yùn)行策略研究對(duì)象主要是間歇供暖運(yùn)行模式。間歇供暖就是對(duì)于非全天使用的建筑物，只保證在工作時(shí)間或需要的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，其他時(shí)間允許室內(nèi)自然降溫以利節(jié)能的供暖方式。根據(jù)間歇模式下室溫變化特點(diǎn)，可將間歇模式劃分為三個(gè)階段：升溫階段、穩(wěn)定階段和降溫階段。

1.1 升溫階段房間的熱平衡

冬季供暖房間的熱源主要有照明、人員及設(shè)備等內(nèi)擾，太陽輻射以及供暖設(shè)施。熱源主要以對(duì)流和輻射的方式將熱量送入房間，其中，對(duì)流方式傳遞的熱量直接散發(fā)到房間空氣中，以維持室內(nèi)設(shè)定溫度；而以輻射方式傳遞的得熱部分則首先貯存到家具、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等內(nèi)表面中，再以對(duì)流方式逐時(shí)散入到房間空氣中。因此，當(dāng)供暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，供暖房間的動(dòng)態(tài)熱平衡模型可文字表述為：通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量+冷風(fēng)滲透和侵入耗熱量+房間的蓄熱量=太陽輻射得熱+各種內(nèi)擾得熱+供暖設(shè)施散熱量。

需注意的是：在現(xiàn)行供暖熱負(fù)荷的計(jì)算方法中，太陽輻射得熱量不單獨(dú)計(jì)算，而是通過朝向修正的方法，按一定比例將其融入到維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量中；當(dāng)有非供暖鄰室時(shí)，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量包括通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量和通過內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量。

1.2 停運(yùn)階段房間的熱平衡模型

當(dāng)供暖系統(tǒng)間歇運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，向房間提供的熱量=0。但由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)家具、設(shè)備及供暖設(shè)施等蓄熱作用，仍會(huì)向室內(nèi)空氣提供部分熱量，從而減緩室內(nèi)溫度的下降速度。該階段房間的熱平衡，可用文字表述為：

通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量+冷風(fēng)滲透和侵入耗熱量+房間的蓄熱量+供暖設(shè)備蓄熱量=太陽輻射得熱+各種內(nèi)擾得熱。

結(jié)束語

從上述分析可知，供暖問題，越來越受到各方面的關(guān)注。用戶滿意，供暖部門有效益，又能為國家節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)各方面共贏，形成良性循環(huán)，應(yīng)是供暖所要達(dá)到的最佳狀態(tài)。文中以供暖房間熱平衡方程為理論基礎(chǔ)，分析供暖系統(tǒng)間歇運(yùn)行模式，包括升溫階段和停運(yùn)階段室溫變化。