電采暖系統(tǒng)在裝配式住宅中的應(yīng)用

(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

在國外，智能電熱地暖系統(tǒng)已被廣泛采用，獲得了很好的社會效益，通過長期的實用化，把清潔的電力變成熱能的高品質(zhì)的采暖方式，而且被證實有其他的取暖方法沒法比較的優(yōu)越性，世界上的大多數(shù)用戶都認(rèn)可了這一點。本文探索將智能控制的電力采暖系統(tǒng)集成在裝配式住宅中，將兩者的優(yōu)點有機(jī)結(jié)合在一起，實現(xiàn)新的建筑供暖模式。

一、電采暖系統(tǒng)

(一)電采暖的概念

傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)利用空氣流體力學(xué)原理,為直熱式空氣微循環(huán)對流導(dǎo)熱方式。目前,我國的主要供暖方式有燃煤爐、燃?xì)鉅t、燃油爐、分戶燃?xì)獗趻鞝t及空調(diào)[1]。電采暖系統(tǒng)是一項較新的供暖技術(shù),在國內(nèi)也是最近幾年才發(fā)展起來的，與傳統(tǒng)采暖方式不同的是，現(xiàn)代智能電采暖系統(tǒng)采用碳纖維發(fā)熱電纜發(fā)熱，傳熱方式主要是依靠遠(yuǎn)紅外輻射傳熱。

(二)電采暖系統(tǒng)工作原理

電采暖系統(tǒng)主要由碳纖維發(fā)熱電纜和溫控器組成。根據(jù)采暖需求的預(yù)先設(shè)定，由溫控器智能調(diào)控碳纖維加熱電纜加熱。碳纖維具有遠(yuǎn)紅外輻射功能，在通電狀態(tài)下碳纖維分子活動振蕩做布朗運動取得熱量，并以遠(yuǎn)紅外輻射形式散發(fā)出來，發(fā)出的熱量被地板下的水泥層吸收并迅速升溫，以整個地面作為散熱器，在通過對流傳導(dǎo)和遠(yuǎn)紅外輻射均勻散熱實現(xiàn)采暖。其中，遠(yuǎn)紅外波長在4-14um，是醫(yī)療界公認(rèn)為“生命光波”的健康理療頻譜光波，使人體深層細(xì)胞適度共振，起到暖身通絡(luò)，加速血液循環(huán)等作用[2]。

(三)智能控制原理

智能控制供暖系統(tǒng)是通過溫控器，溫度感應(yīng)探頭實現(xiàn)對溫度的控制。隨著科技的進(jìn)步和條件的允許，供暖系統(tǒng)可以直接聯(lián)網(wǎng)APP，實現(xiàn)智能分區(qū)控制的目的。電熱系統(tǒng)的電源采用家用的ac220v。目前,大多數(shù)現(xiàn)代電器控制元件的內(nèi)核基本都是很簡單但很可靠的，發(fā)熱線主要是采用進(jìn)口的碳纖維發(fā)熱絲，在室溫低于用戶設(shè)定的初始值時人工或者自動啟動供暖系統(tǒng)，系統(tǒng)一般默認(rèn)有安全溫度限制，達(dá)到一定溫度后自動停止供暖。

(四)電采暖系統(tǒng)的特點

選用進(jìn)口長絲碳纖維發(fā)熱材料，熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)98.2%以上，即使室溫設(shè)定比傳統(tǒng)方式低2-3℃,仍可獲得比傳統(tǒng)供暖方式更好的采暖效果,能節(jié)約10%的能源。安裝時保溫層采用高性能聚氨酯絕熱保溫材料，有效的減少熱損耗。室內(nèi)溫度梯度小,空氣溫度分布均勻,無冷熱點,室內(nèi)空氣流速低，采暖系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量從地面徐徐升起，給人帶來腳暖頭涼的舒適享受，符合人體工程學(xué),具有較好的保健作用,對關(guān)節(jié)炎、心血管病有預(yù)防和抑制作用[3]。獨立的設(shè)計工藝，確保安全可靠，智能分室分時溫控，靈活方便，易操作。

(五)電采暖系統(tǒng)存在的問題

電采暖需要有穩(wěn)定的、高品質(zhì)的電力資源作為保障。一是電路要有保障，不能經(jīng)?；蜷L時間停電；二是電壓要穩(wěn)定，因為電功率是和電壓平方成正比，當(dāng)電壓下降10%，功率要下降19%。電采暖的效果受到建筑結(jié)構(gòu)保溫性能等外部因素的影響較大。原因主要是建筑外墻的保溫性差，房屋本身的保暖性能不好。我國的建筑系統(tǒng)的能源消耗占能源消耗總量的1/3以上，在全部的建筑系統(tǒng)的能源消耗中其供暖能耗又占60%左右[4]。

二、裝配式住宅

(一)裝配式建筑的發(fā)展

裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系使得建筑物本身的功能優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，在提升施工效率的同時，達(dá)到建筑節(jié)能環(huán)保的要求。其建筑模式低碳環(huán)保，提升建筑的抗震減壓效果，環(huán)保節(jié)能的高效生產(chǎn)施工模式符合當(dāng)今社會所倡導(dǎo)的節(jié)能概念，在這種高效的建筑體制下，人們可更加易于接受這種新型的裝配式建筑模式[5]。目前我國已初步形成“政府推動、企業(yè)參與、產(chǎn)業(yè)化蓬勃發(fā)展”的良好態(tài)勢，我國裝配式住宅建筑正逐步向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，人們追求高品質(zhì)生活的步伐也大步向前。

(二)裝配式住宅電供暖模式

在裝配式住宅環(huán)境下，電采暖系統(tǒng)的安裝將變得更方便，可實現(xiàn)模塊化集成安裝。在建筑信息模型和有限元分析軟件的幫助下，可以在建筑建成初期進(jìn)行熱力學(xué)分析，得到建筑各房間的最佳采暖熱負(fù)荷，從而預(yù)設(shè)采暖方案，將采暖設(shè)備在工廠進(jìn)行預(yù)制。在采用低溫輻射地?zé)犭姴膳姆块g內(nèi),選用合適的地板也很重要。鋪設(shè)地板時,可先在地面墊上防潮墊,再用膠與地板粘合,不要在地面打釘子和做龍骨,以免破壞電纜,影響采暖效果。安裝時,從地面平整度的要求到固定帶的安裝,從電纜之間的間距到地面覆蓋層材料、厚度等都應(yīng)嚴(yán)格按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去施工。安裝過程中一定要做好試驗、調(diào)試工作，溫控器的接線和調(diào)試也尤其重要,安裝完畢后要進(jìn)行通電試運行。

(三)裝配式住宅電采暖的優(yōu)勢分析

1.節(jié)能性分析。建筑采暖的熱損失主要來自圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱，電地暖以地板低溫輻射為主，伴隨部分對流傳熱，使室溫自下而上逐漸升高。由于裝配式住宅建筑整體結(jié)構(gòu)性好，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱，整個輸送過程熱損失小，熱量集中在人體受益的高度，使人體實感溫度比室內(nèi)實際溫度略高2-3℃。同時電采暖便于控制，室溫處于動態(tài)調(diào)節(jié)，有效利用熱量，減少不必要的能源損耗，比傳統(tǒng)采暖方式更加節(jié)能。

2.舒適性分析。電地暖低溫輻射方式采暖，室內(nèi)地表溫度均勻，室溫由下而上逐漸遞減，給人以腳暖頭涼的良好感覺，從而形成真正符合人體要求的熱微環(huán)境。電采暖系統(tǒng)工作時零排放，無噪音干擾，無電磁污染，不會導(dǎo)致室內(nèi)氣流的急劇流動和灰塵飛揚，減少空氣中水分蒸發(fā)。同時裝配式住宅有保溫隔熱，抗震隔音的特點，在間歇供暖的條件下室內(nèi)溫度變化緩慢，熱穩(wěn)定性好，舒適度更高。

三、結(jié)語

對于建筑采暖，電能作為清潔環(huán)?？稍偕亩文茉?，開發(fā)潛力巨大。大部分北方城市夏季空調(diào)用電量很大，而冬季這部分電量卻無法消耗，因此國家鼓勵冬季用電采暖，并且給予了集中電采暖低谷電價優(yōu)惠政策和補貼支持。特別是近期政府宣稱今后將大力發(fā)展核能發(fā)電，以后大部分能源將來源于成本低廉的核能發(fā)電。而其他資源越來越貧乏，開采成本越來越高，從長遠(yuǎn)來講電采暖比其他能源如煤、燃油、燃?xì)獠膳绞蕉家?jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保。而建筑采暖對建筑本身的隔熱性，防腐性，安全性等有特定的要求。裝配式建筑所帶來的模數(shù)化，標(biāo)準(zhǔn)化住宅完全具備電采暖所要求的節(jié)能，隔熱，防火防腐和抗震等性能，為配備采暖設(shè)備提供有利條件。在未來，以電能為主的清潔能源，配套綠色裝配式住宅的低碳經(jīng)濟(jì)將成為我們生活的主旋律。