1高大空间建筑物的热负荷形式特点

1、1 高大空间建筑物的热负荷形式特点高大空间建筑物具有落空高、跨度大、门窗面积大、围护结构传热系数 大的特点。这就决定了该类型建筑冬季采暖热负荷高；建筑物内温度梯度大，空 气严重分层，导致上热下冷，从而致使屋顶散热量很大；由于落空高，烟窗效应 极为明显，门、窗等缝隙的冷风渗透耗热量很大。而有些建筑如生产厂房、娱乐 场所等高大建筑仅需定时供暖，所以要有灵活方便的控制。高大空间建筑的特点 决定了其在采暖方式上具有特殊性。当前，国内大量采用的散热设备主要有：散热器、暖风机和辐射板三大类。 散热器和暖风机是通过加热空气，主要以对流的形式传热的采暖设备，对于负荷 大、存在严重空气分层的高大空间建筑来说，为

2、满足工作区的需求，只能采取增 加设计热负荷，增加散热设备等方法来解决。这样势必增加投资，减少有效使用 面积，既浪费能源，又降低了卫生标准。显然，传统采暖方式不能满足高大空间 建筑的采暖要求。2衡量采暖效果的基本标准任何形式的采暖系统中，辐射和对流散热都同时在起作用，单纯以室内 空气温度高低作为衡量采暖效果的标准是不全面的，而应考虑辐射和对流的热量 对人和物的综合作用。可以用一个温度数值来表述人或物体在采暖环境中，受环境辐射和空气 对流热交换的综合作用的实际感觉，这个数值称为“实感温度”。实感温度可以通过经验公式计算得到：T实二内+平均C式中T实：实感温度（C）；t内：室内空气温度（C）；t平均

3、：围护结构的平均辐射温度（C）；当室内温度t内为20C时，如果采用对流采暖，外墙内表面温度t平均 一般比室温低5C,此时实感温度约为C。如果采用辐射采暖，外墙内表面温度与室内温度相差不大，此时，要达 到相同的供热效果，即实感温度同为C,室内空气温度只需C。与对流采暖相比，室内温度降低了。C。如果考虑空间高大或室内换气量大等情况，温度差别将更显 著。表面看来，在辐射采暖环境中，室内空气温度虽然较低，但由于辐射热 的直接作用以及四周环境有较高的温度，因此人体在这样的环境中，自身辐射散 热大大减少，人的实际感觉比在相同室内空气温度下的对流采暖舒适得多。即如 果保持相同的卫生条件和舒适感，辐射采暖环境

4、中的空气温度可以比对流采暖时 低23C。辐射采暖与对流采暖的比较对流采暖形式及传热特点在对流采暖系统中，散热设备先将周围环境中的空气加热，再依靠冷、热空气比 重不同的物性进行对流换热，从而将整个环境加热到一定的温度。空气对流采暖 要加热采暖空间中的所有空气，空间的长度、宽度和高度，以及建筑物的围护结 构型式、保温性能、换气率等因素对供热热负荷的影响很大。辐射采暖感觉更加舒适从室内环境卫生学观点来看，室内水平温差、垂直温差以及外墙表面与 室内中央温差，都应该越小越好，采暖引起的气流速度也不应过大。从这几方面 看，辐射采暖较之对流采暖更有优势。对流采暖中，冷热空气以一定的流速不断循环，这对环境卫生

5、和人体舒 适感都有一定影响，而辐射采暖则很少引起空气流动。在对流采暖中，辐射散热 量很少，建筑的围护结构只能从室内空气中吸取热量并通过其表面向室外散热， 因此，外墙内表面温度肯定比室内空气温度低，人体实际上处于四周温度较低的 墙、地面和室内设备形成的“冷辐射”包围之中，人体向这些冷的表面辐射热量， 这大大增加了人体的辐射散热量，人体舒适感较差。而辐射采暖则不同，人体及 周围物体都吸收红外线产生的辐射热，周围物体（包括外墙内表面）温度接近于 室内空气温度，人体可以从环境表面得到一部分辐射热量，而对外辐射的散热量 有所减少，感觉更加舒适。在辐射采暖的环境中，地面有较高的温度，人体足部感觉较温暖、舒

6、适； 而对流采暖时情况正好相反，地面温度较低，达不到加热足部的目的。辐射采暖比对流采暖更加节能辐射采暖方式特别适用于高大空间、换气量大、局部供暖、间隙式采暖 等多种场合，其经济性是十分显著的。辐射采暖时建筑热损失较对流采暖时低，主要有几方面的原因：第一，由于辐射 采暖时，辐射热直接照射采暖对象，几乎不加热环境中的空气，因此辐射采暖时 的空气温度比相同卫生条件下对流采暖时的空气温度低，一般可以低23C, 因此室内外温差小，所以建筑热损失也较小。第二，由于辐射采暖时室内外温差 小，所以冷风渗透量也较小。第三，由于对流采暖时，室内空气被加热，并形成 冷热空气的对流，因此室内空气温度有较大的梯度，屋顶

7、部分温度高，地面附近 温度低，一般对流采暖温度梯度约为C/米，而辐射采暖时，辐射热直接向下 辐射，地面部分还可以积蓄部分热量，因此室内空气温度梯度小，相应建筑物上 部的热损失也较小。据测试，单位面积上，辐射采暖所耗热量约为对流采暖时的 倍左右，如建筑空间高于 5 米，此值仅为，如高于 10米，此值仅为，也就是说 在高于10 米的空间中，辐射采暖耗热量仅为对流采暖的 30%。传统辐射采暖形式及传热特点传统辐射方式有辐射板采暖（包括顶板辐射、墙板辐射）和地板辐射采 暖等几种形式，其采用的热媒是高压蒸汽、高温热水或低温水。其共同点是载有 热媒的管道与辐射板紧密结合在一起，热量先传给管道壁，后给辐射板

8、，最后才 传到需要取暖的目标。热量传递过程中的环节很多，损失大，效率低，不利于节 能。热媒的温度直接影响辐射采暖的效果，为获得较大的辐射热量，需采用温 度较高的热媒，但目前国内一般工厂要得到的采暖用蒸汽十分困难，一般只能达 到，其饱和温度仅为140C，对于下弦高度较高的厂房来说，该温度的热媒不能 满足要求，若要得到超过150C的高温热水，锅炉设备定压装置、管材和其它附 件等皆成为新的问题，如180C的高温水系统中的定压压力需2MPa以上，承受 这样压力的采暖设备，目前在国内难以配套。以高压蒸汽为热媒的辐射采暖系统，在国内有些成功应用实例，但我国 大多数地区和单位的蒸汽采暖系统均采用间歇供汽。长

9、期的间歇使用，采暖系统 中的管道及其附件很难避免渗漏，辐射板本身也是由于送停气的循环使用而变形 较大，出现由里向外的腐蚀现象。运行一段时间后，“跑、冒、滴、漏”的现象 十分严重。因此，在推广应用中受到一定的限制。以高温热水作为辐射采暖的热媒，较蒸汽具有更多优点。落空大，由于 采用高温水作为热媒，系统的承压、稳重等方面都存在着难度较大的技术问题。采用地板低温辐射采暖方式有运行时无噪音、在室内不会扬尘、设备和 管道不占用有效使用面积、运行费用低等优点。但是实际应用中仍旧存在着一些 问题，使其推广受到限制。此种采暖系统本身结构的缺点：一是对土壤的热损失 增多；二是若出现问题，维修相当困难，修理时会破

10、坏建筑物的结构，还有热媒 管道锈蚀等问题。地板辐射采暖的热媒温度受到一定限制，热媒最高温度为5560C,过 度季节仅为4045C，由于这一限制，当大空间建筑热负荷较大时，只能靠增 加辐射面积的方法来满足要求，这样势必造成初投资的增加，给今后安装或调整 设备造成不便。红外线辐射采暖红外线辐射采暖方式的综合特点辐射采暖是利用辐射传热原理进行采暖的一种方式，其热能辐射波波长 的范围主要在220 口 m之间，当辐射源表面温度低于80C时，热射线波长大于 7 口 m,称低温辐射；当辐射源表面温度为80200C时,热辐射线波长为57 口， 称中温辐射；当辐射源表面温度为500700C时，热射线波小于24u

11、m，称为 高温辐射。辐射采暖系统模拟太阳只对物体加热，较好的解决了大空间建筑物采 暖的特殊性问题。红外线辐射采暖属高温辐射，是指利用可燃气体在辐射板表面燃烧，将辐射器的 表面加热至8001100C高温，产生红外线电磁波，以辐射热的形式直接加热物 体，不加热空气媒介。在大空间建筑采暖中，辐射方式与对流方式相比有着独特的优点，在某些方面是 对流方式所无法比拟的。红外线辐射采暖的应用前景5.2.1 用于工业厂房或公用建筑的全面辐射采暖红外线辐射器可用于多种场合下的采暖，在一些建筑空间很高、体积很 大、门窗很多，以及换气量大的工业建筑、民用及公共建筑中，在使用热风或暖 气片对流采暖方式，达不到设计要求

12、，而且一次投资和运行费较高时，可采用燃 气红外线辐射采暖，不仅采暖效果好，而且比较经济。这一类建筑有礼堂、展览 馆、大型厂房、大型农业温室、飞机库、物资仓库、体育馆等。用于局部及室外采暖红外线辐射器有一个重要特点是可以用于局部和室外采暖，这是其它采 暖方式无法比拟的。所谓局部采暖就是在一个有限的大空间内，只有某一部分要 采暖，而其余大部分无采暖要求。在许多工业场合，如仓库、维修车间、生产流 水线等地方，空间很大，但需要采暖的人员位置比较固定，这时采用全面供暖， 无疑浪费很大，采用局部供暖十分必要。另外象滑冰馆、游泳馆这样一些体育馆， 只要对四周观众席加热就可以了，采用燃气红外线辐射器，效果很好。室外采暖则是在一个无限大的空间中，某一个局部区域进行采暖，这种 采暖系统中，辐射热起主导作用，对流散热