地板辐射采暖与散热器采暖在耗能方面的对比分析

地板辐射采暖与散热器采暖在耗能方面的对比分析

摘要：本文主要针对房屋工程建设中的地板辐射式采暖技术与散热器的采暖技术情况进行综合比较。通过分析上述两种采暖方式中的热力因素发现，房屋供暖中的室内综合换热系数以及传热系数情况之间存在显著差别。在同样的舒适度情况下，常见的几种维护结构之间比较，其中地板采暖与散热器采暖能耗对比情况差异显著。而地板表面温度、围护结构热阻的大小和室内要求的设计温度均不同程度地影响着辐射换热的比例。

关键词：地板辐射散热器采暖耗能比对分析

当前我国在进行房屋工程设计与建设过程中采用的供暖方式主要是地板辐射式供暖以及散热器对流式供暖。就目前的供暖技术而言，上述两种供暖方式具有相当程度的优势。随着社会科技进步与发展，新兴的供暖方式逐渐应运而生。地板采暖方面的研究与认识水平不断加深，针对房间的热力计算以及供热设计情况仍然需要深入研究。本文主要针对地板辐射采暖与散热器采暖方进行比较分析。

一、基于地板辐射供热与散热器对流式供热特点分析

（一）围护结构的传热情况

在进行传热工程中，无论采用何种方式进行这项工作，都应当通过维护结构进行计算：

其中设计计算的主要内容包括冬季室内温度、供暖室外温度以及传热系数等[2]。本文中所涉及到的主要是在维护结构下的穿热量取值情况受传热系数以及传热温差情况影响的相关问题分析[1]。

（二）采暖方式差异性

上述两种采暖方式具有明显不同差异性，在进行围护结构的总穿热阻计算中，围护结构导热阻具有重要作用，是起主导作用的结构。围护结构外壁表面的复合换热热阻次之，内壁表面的复合换热热阻最小。

地板辐射式的供暖方式作为一种充分利用建筑物中的地面进行供暖的方式，其主要通过以整个地面作为散热面，通过地板对周围空气进行加热的过程。而地板在对周围空气进行加热时，室内四周的墙壁以及顶棚结构表面造成的辐射会使其结构表面温度呈现出明显变化，并升高。其总传热量以及辐射换热比值一般会超过50%。这种供暖形成的效果要优于普通散热器对流式的供暖方式。相比之下，采用普通式的散热器对流式方式供暖效果在加热空气方面以及辐射方面效果并不明显。

由热力计算可知，两种供热方式房间围护结构内表面对流换热系数α1是不同的。α1由辐射换热系数α2,与自然对流换热系数α3两部分组成.地板采暖随着加热地板表面温度的升高，辐射作用增强，α3比对流供暖时增大，即α1增加，α2,占α1的比例也随之增大。随着α1的增大，室内表面复合换热热阻在总传热阻的位置可能将发生变化，由最小变为第二位。α1出现增大的情况会造成围护结构传热系数值逐渐增加。

上述两种供热方式中存在不同点，主要表现在传热差值上。根据研究治疗显示，辐射式的供暖与散热器对流式供暖记性比较过程中，地板式辐射供暖对室内温度影响变化方向均匀。温度梯度为特有的负梯度分布，且梯度很小，人处于加热区内，无头热脚凉的感觉，而对流供暖温度最高区在房间上方。计算可知辐射采暖时，房间外墙内表面温度tnb、非加热表面的加权温度AUST、平均辐射温度tp和实感温度ts，均比相同条件下对流式采暖有不同程度的升高。因此，在居住后，舒适度高的情况，地板采暖房间具有平均温度较对流供暖情况更低的情况发生，传热温差值有所降低。

二、两种供热方式能耗的对比分析

由于室内采暖方式的供热量与围护结构、室内设计温度和散热器温度等诸多因素有关，这些因素有的影响辐射换热，有的影响对流换热，并且错综复杂地交织在一起，使得计算十分复杂。为此，本文取简化房间模型，利用计算机迭代进行计算。房间模型为尺寸为5m×4m×3m，设只有一个外墙，其余内壁及顶面均为绝热表面，只考虑通过围护结构的基本热负荷，且诸修正系数均取:。室外条件按北京地区计算。外墙种类为国内常见的几种围护结构：一砖厚（240m），记为24°墙，一砖半厚（370mm），记为37°墙，两转厚（490mm），记为49°，均为内面抹灰砖墙，在对流方式供热下，其传热系数K分别为2.08W/㎡、1.56 W/㎡以及1.27 W/㎡。

在进行两种采暖房间的能耗情况对比过程中，应当以房间的舒适度条件作为前提，综合对采暖房间的供暖效果等数据情况衡量与分析，其效果衡量方式常以室内实感温度表征人或物体受辐射及对流热交换综合作用的实际温度[3]。它定义为：

上述方程式中，为室内的辐射式采暖平均温度情况，其主要是对加热地板的表面温度以及室内非加热表面温度的加权平均。本文中对冬季室内舒适情况下的温度为主要基准。（以自然对流采暖来计算，当t1=19°时，由资料可知，平均辐射温度在对流式供暖情况下可低于空气温度3-4°。

通过进行热流计算可以得知，在不同的加热环境下地板表面温度达到对流供暖的相同水平下，维护结构房间的辐射采暖换热系数以及传热系数等进行比较过程中相关数据情况内容如下表 1.其中采用%的量对辐射式供热以及对流式供热

比较[4]。

表1 上述两种供暖方式供热时r1.r2比较%

结语：

综上所述，本文针对地板辐射式供暖与散热器对流式供暖情况的对比分析，总结关于两者在综合换热系数方面以及传热系数方面的指数情况。发现地板辐射式的供暖其辐射强度增加会造成室内相关系数的增加。当然，前提条件是外墙内达到的舒适感情况。由于地板供暖具有辐射强度以及温度调节的两种作用，室内墙壁温度上升也会造成地板辐射中的冷辐射对人的影响，形成真正满足人体散热要求的情况出现。两种取暖方式热力特性差异的程度，主要取决于两种取暖方式中辐射换热占总热交换量的比例，与对流式采暖相比，地板采暖中辐射换热的比例越大，两者的差异就越明显。而地板表面温度、围护结构热阻的大小和室内要求的设计温度均不同程度地影响着辐射换热的比例。

参考文献：

[1]孙德兴，陈海波，张吉利.地板辐射采暖与散热器采暖在耗能方面的对比研究[J].暖通空调.2010（05）：155-156.

[2]Samantha，Lorraine.Low temperature hot water heating technology research is needed to solve problems in [J]. China building industry press, 2012, (03) : 189-191.

[3]谭兴敏，陈浩博，闫真.低温热水供暖技术推广中尚需研究解决的问题[J].中国建筑工业出版社，2012，（03）：189-191.

[4]王晓丽，孙刚，马刚.关于地板辐射采暖与散热器采暖的对比分析[J]哈尔滨工程大学建筑工程学院学报，2012（12）：126-128.