论地暖节能舒适性在人居环境中发展潜力

论地暖节能舒适性在人居环境中发展潜力：

1、建筑节能舒适必然性

我国是一个发展中国家，人均能源资源相对贫乏。但在城乡建设中增长方式比较粗制，发展质量和效益不高；建筑、建造和使用能源资源消耗高，利用率比较低。资源，能源和环境问题已成为城镇发展的重要制约的因素，做好建筑节能是落实科学发展观，调整经济结构，转变经济增长方式的重要内容，是建设节约型社会和节约型城镇的重要举措。随着我国城市化过程的加速，预计到2020年，全国城市生活人口将达到56%以上，相应的建筑物和设施也将成倍增加，建筑能耗的大幅度增加将不可避免。预计2020年前，我国每年城镇竣工建筑面积的总量将持续保持在10亿㎡左右，15年间新增城镇民用建筑总量为150亿㎡（含新增约10亿㎡大型建筑）。另外，包括长江流域已有部分建筑在内，到2020年我国将新增约110亿㎡以上需要供暖的民用建筑。建筑为什么要消耗能源，就是因为人对居住生活健康舒适的要求而必须消费能量，包括温度、湿度、空气、声音、光照和水等优越的生活环境条件。离开了舒适度谈节能是毫无意义的，没有舒适度的节能建筑不是人们所需要的。  

对于现代建筑的舒适度、量化节能有一定衡量标准：要保证夏天温度在26℃左右，冬天保持在20℃左右，每人每小时要保证30m3的新鲜空气，相对湿度保持在40-50%适宜程度，声环境35-45分贝，光环境分区实现采光数值，不让人有不舒适的感觉等。通过定量节能技术，温度、湿度、空气等指标可以精确到每家每户，使每个住户都能够切身体会和享受到建筑节能带来的种种好处，让人们享受到来自科技，胜似自然的舒适人居，才能一切从人们的居住利益出发。推广量化节能，积极制定全系统的节能与舒适度方案，加快人居环境的改善，是当务之急。

中国是一个人口大国，约占世界总人口的1/5，亦是一个耗能大国，推行节能政策是保证我国可持续发展的必然之路，也是建筑资源节约型，环保友好型社会的必然选择。

全社会之所以重视能源节约，是因为国民经济发展与能源消耗之间的不协调，我国9.5%的经济增长完全建立在各项能源消耗均上升15%的基础上，当能源消耗的增幅大于经济增幅时，也就是说很多能源并没有被充分利用。2004年，国内生产增值实现了9.5%的增长，占世界的3%，但却消耗了世界40%的原煤，1/3的钢铁和1/2的水泥，我国已经成为世界上消耗钢铁，煤炭最多的国家。我国经济这种高速发展所消耗的能源是无法长期供给的，能源危机离我们越来越近。

我国建筑能耗占全国能源总消耗的30%。随着城镇化水平的加快，我国建筑能耗必将进一步增长，目前我国城乡建筑房屋每年以20%的速度增长，每年竣工面积20亿㎡，其中90%以上为高能耗建筑。全国已有建筑400亿㎡，95%以上是高耗能建筑。我国单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍以上，中国要走可持续发展的道路，发展节能建筑刻不容缓。

2．地面辐射供暖的人性化特性：

2.1地面辐射供暖系统是建筑节能重要的组成部分，

2002年建设部把地面辐射供暖行业标准列入了国家行业标准，于2004年10月1日开始实施。2004年3月23日在第218号公告《建设部推广应用限制禁止使用技术》中第129项将地面辐射供暖系统列为推广项目，并明确指出，其主要技术性能及特点，有利于节能。

利用低温辐射供暖，主要因辐射供暖可以用较低的室内设计温度（16-20℃）达到较高室内设计温度（18-22℃）的对流散热的供暖效果。据有关资料介绍，室内设计温度每降低1℃可节约燃料10%。地面辐射供暖正以其自身的特点展现出无限的生命力，在其发展前景中必将伴随巨大的节能效果。

2.2.地面低温辐射供暖的原理：

2.2.1.低温热水地面辐射供暖是指以低温热水为热媒，通过被埋设在地面内的加热管或加热通道加热地面，以被加热的地表面作为散热面的一种采暖方式。一般地表面的温度为30℃左右，它放射出8～13μm的远红外线，使人体皮肤2mm深处的“热点”传感器产生刺激，发挥对人体的保健作用，促进和改善血液循环及新陈代谢，因而人体感到温暖。人体对热的感受和人们所处周围环境及人体的散热方式有关。维持人的生命的最低代谢率平均为每㎡人体表面积46W。人的体温调节变化范围是非常有限的，大约为36-41℃，人的平均体内温度为37℃。为了保持体温相对稳定，人体新陈代谢产生的热量和外界环境的热交换之间必须保持平衡。

人体和周围环境介质的热交换在平衡状态下，通过皮肤以辐射形式的散热量约为47%，以对流形式的散热量约28%、而以蒸发和肺部呼吸等的散热量约为35%。当人体的散热量和其产热量达到平衡时，一般人体体温可维持在37℃左右。

地暖是以房间整个地面为散热面，在加热周围空气的同时，还同四周的墙、顶、棚等外围护结构进行辐射热交换，从而使四周的围护结构表面温度升高，减少了内壁对人体的冷辐射。由于同时具有：辐射强度和温度的双重作用，造成了符合人体舒适要求的热状态，有利于提高人体舒适感。

由于人体换热量中约有50%是以辐射方式进行的，因此围护结构（墙、窗、地面等）内表面温度的高低，直接影响到人体的散热效果和人们的舒适感。人体的舒适程度可以用室内综合温度ts来衡量，ts的表达式如式1-1所示，

ts=a·tn+b(MRT)（1-1）

式中：tn——室内空气温度，单位为℃；

a、b—分别表示室温和平均辐射温度的加权系数，一般

a=0.5～0.6,b=0.5-0.4;

MRT—平均辐射温度，单位℃。

平均辐射温度的定义是：用它作为围护结构内表面温度的平均值，来计算人体与该表面的换热，其结果与实际的辐射换热量相等。MRT的数学表达式如（1-2）式所示：

MRT=ΣTij×φjs（1-2）

j=1

式中：Tij—围护结构第j个表面的内表面温度，单位为℃；

φjs——第j个表面与人体间辐射换热的角系数、φjs的计算非常复杂。推荐一个通过实测有关数据，计算出MRT的方法，如：

 MRT=tg+0.247√v(tg-tn)（1-3）

式中：tg—黑球温度，即实感温度，单位为℃；

v—室内空气的流速，单位为m/s。

黑球温度tg可以由放置在直径为130mm的中空、外表面涂黑、上部开有小孔的铜球中的温度计读出，黑球温度反映出辐射换热对室温的影响。如果能够测出黑球温度tg，室温tn和空气的流速v,则可以由式（1-3）很方便的计算出MRT值。当建筑层高低于4m时，也可以近似地采用下式计算：

MRT=ΣTij×Aj/ΣAj(1-4)

j=1j=1

式中Aj—第j个内表面面积，单位为m2；其它符号同前。