關于住宅供暖空調技術方案與運行模式的分析

摘要：隨著國民經濟的持續發展，人民生活水平的穩步提高以及建筑業的蓬勃發展，住宅供暖空調市場規模和普及率都得到了迅速發展。文中就住宅供暖空調技術方案與運行模式進行簡要闡述。

關鍵詞：住宅供暖；空調；技術；運行；

一、住宅供暖空調技術特點

按供暖方式的不同，住宅供暖技術還可分為：熱風、輻射和自然對流三種方式。熱風主要是指通過熱空氣加熱室溫的方式，如熱泵型空調器、燃氣壁掛爐+風機盤管、多聯機系統等，該類方式在國內一些地區應用最廣泛。自然對流主要是通過散熱器供暖。輻射供暖方式包括電熱膜、電纜、地板供暖以及毛細管網輻射供暖等。末端加熱方式不同可分為：熱風供暖系統、散熱器供暖系統和熱水輻射供暖系統。

1.區域集中供暖技術

區域集中供暖方式是以區域熱網或較大規模的集中供暖為熱源的方式，通常熱媒為蒸汽或熱水，常見的末端設備形式有風機盤管、散熱器和地板輻射等。區域集中供暖細分傳統區域集中供暖、分散式集中供暖、分布式供暖系統以及小區集中空調供暖等。

傳統區域集中供暖常見于北方城市，目前國內區域集中供暖系統絕大多數是以城市熱網或燃煤、燃氣、燃油、大型電鍋爐作為熱源，通過外網或內網與室內系統連接。區域集中供暖必須建立一個局部或區域供暖系統網絡，這包括鍋爐、增壓系統、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建筑單元、單個建筑或多個相鄰的使用性質相同的建筑共同使用一個熱源供暖的方式，其熱源形式有燃煤、燃油、燃氣等鍋爐。與區域集中供暖系統相比，這種集中供暖系統建設靈活，便于集中管理，方便維修。每個系統供熱面積小，便于調節和控制，特別是可根據作息時間控制采暖時間。且管網規模小，無中間換熱站，熱損失和動力消耗小，易克服水力失調，節約能源。其缺點是每個建筑單元、每個建筑需設單獨的鍋爐房，造成熱源數量較多，不易管理，容易造成空氣污染。若住宅樓尚未實現分戶熱計量，末端無調節裝置，當室內過熱時，用戶一般開窗散熱調節而不是關小暖氣，有部分熱量損失，但低于區域集中供暖系統。與傳統的區域集中供暖方式相比，系統投資較小、建設靈活，便于集中管理，方便維修。

2.分戶家庭供暖技術

分戶家庭供暖是最普遍的供暖方式，常見的方式有：熱泵型空調器、家用集中空調系統、家用燃氣鍋爐+風機盤管/散熱器/輻射地板系統供暖和電供暖等。其中，分體式空調器，是最常見的升降溫方式。與輻射供暖和自然對流供暖相比，空調供暖容易造成室內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。

家用燃氣鍋爐供暖是以天然氣、液化石油氣等作為能源，與家用集中空調系統相似，其末端形式有風機盤管、散熱器、輻射地板、毛細管網輻射系統等，供暖方式采暖靈活方便、采暖時間及各房間溫度可調性強，可獨立計量。另外，家用燃氣鍋爐最大的優點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系統相比，家用燃氣鍋爐運行更穩定。

3.其它供暖方式技術

太陽能供暖系統，屬于可再生能源供暖系統，對環境的污染最小，節能效果顯著，且熱效率最高，清潔干凈，不需要消耗自然資。但目前，國內太陽能供暖技術處于概念炒作階段，技術不成熟，尤其對于日照率偏低的一些地區，其可適用性有待進一步研究。

地源熱泵采暖系統，屬于可再生能源供暖系統，但該系統一方面造價高，另一方面受地理條件限制，但并不代表該技術可以適應國內所有地區，只是其具體應用應視具體場合而定。

二、住宅供暖空調方案的選擇

國內一些地區住宅多采用的供暖空調方式為分戶供暖空調系統，其特點是按戶設置供暖空調設備，用戶可根據需求單獨控制。與傳統中央供暖空調系統等大規模工程相比，分戶式供暖空調系統工程規模小，投資少，未引起專家和設計師的足夠重視，通常設計過程中缺乏科學的設計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，最終導致用戶使用過程中經常出現房間舒適性差、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合理的分戶式供暖空調系統方案。

另一方面，住宅供暖空調系統的自身特點也決定其方案篩選過程具有以下特點：

1）多人、多學科、多層次、多目標的綜合評價2）目的動態性3）評價內容的不確定性和模糊性4）客觀性。

綜合上述住宅供暖空調市場特點和系統自身特點可知，住宅供暖空調方案篩選是一個涉及諸多方案比較的多目標決策問題，存在量大且難于篩選的問題。為得到準確的結果并將該問題簡化處理，本文采用分步驟逐層深入的方法優選住宅供暖空調方案：

1）確定篩選對象

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系統，而實現該目的的前提是首先要獲得全面完善的方案集，包括任何技術類型和任何品牌的方案元素。因此，篩選對象就是包含現實中所有技術類型和所有品牌的戶式供暖空調系統的方案集合。

2）初步篩選

一方面，多樣化、多品牌的系統設備數據庫，源源不斷的為實際項目提供參考；另一方面，國家和地方政策法規（能源政策和結構等）、項目自身特點（包括地理位置、場地氣候環境、可利用能源、地形地貌、場邊周邊環境等）也為技術的應用提供了限制或者有利條件。因此，針對特定建筑，應根據項目自身特點（包括氣象條件、當地能源結構、建筑物功能及用途、當地政策和環境保護等）和用戶要求，并結合各方案的技術特點，初步篩選掉一些明顯不符合項目需求的方案。

3）綜合評價與篩選

采用多目標決策分析方法，對初步篩選后的方案集進行綜合評價并排序，最后獲得適合該特定建筑的最優方案。

三、地板輻射供暖系統間歇運行模式

1、供暖房間熱平衡

目前常用的供暖運行模式有：連續運行模式和間歇運行模式，且后者更廣泛應用于住宅建筑領域。因此，本文較優運行策略研究對象主要是間歇供暖運行模式。間歇供暖就是對于非全天使用的建筑物，只保證在工作時間或需要的時間內達到設計溫度，其他時間允許室內自然降溫以利節能的供暖方式。根據間歇模式下室溫變化特點，可將間歇模式劃分為三個階段：升溫階段、穩定階段和降溫階段。

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、人員及設備等內擾，太陽輻射以及供暖設施。熱源主要以對流和輻射的方式將熱量送入房間，其中，對流方式傳遞的熱量直接散發到房間空氣中，以維持室內設定溫度；而以輻射方式傳遞的得熱部分則首先貯存到家具、圍護結構等內表面中，再以對流方式逐時散入到房間空氣中。因此，當供暖系統運行時，供暖房間的動態熱平衡模型可文字表述為：通過圍護結構的耗熱量+冷風滲透和侵入耗熱量+房間的蓄熱量=太陽輻射得熱+各種內擾得熱+供暖設施散熱量。

需注意的是：在現行供暖熱負荷的計算方法中，太陽輻射得熱量不單獨計算，而是通過朝向修正的方法，按一定比例將其融入到維護結構的傳熱量中；當有非供暖鄰室時，通過圍護結構的耗熱量包括通過外圍護結構耗熱量和通過內圍護結構耗熱量。

1.2 停運階段房間的熱平衡模型

當供暖系統間歇運行時，系統停止運行，向房間提供的熱量=0。但由于圍護結構、室內家具、設備及供暖設施等蓄熱作用，仍會向室內空氣提供部分熱量，從而減緩室內溫度的下降速度。該階段房間的熱平衡，可用文字表述為：

通過圍護結構的耗熱量+冷風滲透和侵入耗熱量+房間的蓄熱量+供暖設備蓄熱量=太陽輻射得熱+各種內擾得熱。

結束語

從上述分析可知，供暖問題，越來越受到各方面的關注。用戶滿意，供暖部門有效益，又能為國家節約能源，實現各方面共贏，形成良性循環，應是供暖所要達到的最佳狀態。文中以供暖房間熱平衡方程為理論基礎，分析供暖系統間歇運行模式，包括升溫階段和停運階段室溫變化。