論地暖節(jié)能舒適性在人居環(huán)境中發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

1、建筑節(jié)能舒適必然性

我國是一個發(fā)展中國家，人均能源資源相對貧乏。但在城鄉(xiāng)建設中增長方式比較粗制，發(fā)展質量和效益不高；建筑、建造和使用能源資源消耗高，利用率比較低。資源，能源和環(huán)境問題已成為城鎮(zhèn)發(fā)展的重要制約的因素，做好建筑節(jié)能是落實科學發(fā)展觀，調整經濟結構，轉變經濟增長方式的重要內容，是建設節(jié)約型社會和節(jié)約型城鎮(zhèn)的重要舉措。隨著我國城市化過程的加速，預計到2020年，全國城市生活人口將達到56%以上，相應的建筑物和設施也將成倍增加，建筑能耗的大幅度增加將不可避免。預計2020年前，我國每年城鎮(zhèn)竣工建筑面積的總量將持續(xù)保持在10億㎡左右，15年間新增城鎮(zhèn)民用建筑總量為150億㎡（含新增約10億㎡大型建筑）。另外，包括長江流域已有部分建筑在內，到2020年我國將新增約110億㎡以上需要供暖的民用建筑。建筑為什么要消耗能源，就是因為人對居住生活健康舒適的要求而必須消費能量，包括溫度、濕度、空氣、聲音、光照和水等優(yōu)越的生活環(huán)境條件。離開了舒適度談節(jié)能是毫無意義的，沒有舒適度的節(jié)能建筑不是人們所需要的。  

對于現代建筑的舒適度、量化節(jié)能有一定衡量標準：要保證夏天溫度在26℃左右，冬天保持在20℃左右，每人每小時要保證30m3的新鮮空氣，相對濕度保持在40-50%適宜程度，聲環(huán)境35-45分貝，光環(huán)境分區(qū)實現采光數值，不讓人有不舒適的感覺等。通過定量節(jié)能技術，溫度、濕度、空氣等指標可以精確到每家每戶，使每個住戶都能夠切身體會和享受到建筑節(jié)能帶來的種種好處，讓人們享受到來自科技，勝似自然的舒適人居，才能一切從人們的居住利益出發(fā)。推廣量化節(jié)能，積極制定全系統(tǒng)的節(jié)能與舒適度方案，加快人居環(huán)境的改善，是當務之急。

中國是一個人口大國，約占世界總人口的1/5，亦是一個耗能大國，推行節(jié)能政策是保證我國可持續(xù)發(fā)展的必然之路，也是建筑資源節(jié)約型，環(huán)保友好型社會的必然選擇。

全社會之所以重視能源節(jié)約，是因為國民經濟發(fā)展與能源消耗之間的不協(xié)調，我國9.5%的經濟增長完全建立在各項能源消耗均上升15%的基礎上，當能源消耗的增幅大于經濟增幅時，也就是說很多能源并沒有被充分利用。2004年，國內生產增值實現了9.5%的增長，占世界的3%，但卻消耗了世界40%的原煤，1/3的鋼鐵和1/2的水泥，我國已經成為世界上消耗鋼鐵，煤炭最多的國家。我國經濟這種高速發(fā)展所消耗的能源是無法長期供給的，能源危機離我們越來越近。

我國建筑能耗占全國能源總消耗的30%。隨著城鎮(zhèn)化水平的加快，我國建筑能耗必將進一步增長，目前我國城鄉(xiāng)建筑房屋每年以20%的速度增長，每年竣工面積20億㎡，其中90%以上為高能耗建筑。全國已有建筑400億㎡，95%以上是高耗能建筑。我國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2-3倍以上，中國要走可持續(xù)發(fā)展的道路，發(fā)展節(jié)能建筑刻不容緩。

2．地面輻射供暖的人性化特性：

2.1地面輻射供暖系統(tǒng)是建筑節(jié)能重要的組成部分，

2002年建設部把地面輻射供暖行業(yè)標準列入了國家行業(yè)標準，于2004年10月1日開始實施。2004年3月23日在第218號公告《建設部推廣應用限制禁止使用技術》中第129項將地面輻射供暖系統(tǒng)列為推廣項目，并明確指出，其主要技術性能及特點，有利于節(jié)能。

利用低溫輻射供暖，主要因輻射供暖可以用較低的室內設計溫度（16-20℃）達到較高室內設計溫度（18-22℃）的對流散熱的供暖效果。據有關資料介紹，室內設計溫度每降低1℃可節(jié)約燃料10%。地面輻射供暖正以其自身的特點展現出無限的生命力，在其發(fā)展前景中必將伴隨巨大的節(jié)能效果。

2.2.地面低溫輻射供暖的原理：

2.2.1.低溫熱水地面輻射供暖是指以低溫熱水為熱媒，通過被埋設在地面內的加熱管或加熱通道加熱地面，以被加熱的地表面作為散熱面的一種采暖方式。一般地表面的溫度為30℃左右，它放射出8～13μm的遠紅外線，使人體皮膚2mm深處的“熱點”傳感器產生刺激，發(fā)揮對人體的保健作用，促進和改善血液循環(huán)及新陳代謝，因而人體感到溫暖。人體對熱的感受和人們所處周圍環(huán)境及人體的散熱方式有關。維持人的生命的最低代謝率平均為每㎡人體表面積46W。人的體溫調節(jié)變化范圍是非常有限的，大約為36-41℃，人的平均體內溫度為37℃。為了保持體溫相對穩(wěn)定，人體新陳代謝產生的熱量和外界環(huán)境的熱交換之間必須保持平衡。

人體和周圍環(huán)境介質的熱交換在平衡狀態(tài)下，通過皮膚以輻射形式的散熱量約為47%，以對流形式的散熱量約28%、而以蒸發(fā)和肺部呼吸等的散熱量約為35%。當人體的散熱量和其產熱量達到平衡時，一般人體體溫可維持在37℃左右。

地暖是以房間整個地面為散熱面，在加熱周圍空氣的同時，還同四周的墻、頂、棚等外圍護結構進行輻射熱交換，從而使四周的圍護結構表面溫度升高，減少了內壁對人體的冷輻射。由于同時具有：輻射強度和溫度的雙重作用，造成了符合人體舒適要求的熱狀態(tài)，有利于提高人體舒適感。

由于人體換熱量中約有50%是以輻射方式進行的，因此圍護結構（墻、窗、地面等）內表面溫度的高低，直接影響到人體的散熱效果和人們的舒適感。人體的舒適程度可以用室內綜合溫度ts來衡量，ts的表達式如式1-1所示，

ts=a·tn+b(MRT)（1-1）

式中：tn——室內空氣溫度，單位為℃；

a、b—分別表示室溫和平均輻射溫度的加權系數，一般

a=0.5～0.6,b=0.5-0.4;

MRT—平均輻射溫度，單位℃。

平均輻射溫度的定義是：用它作為圍護結構內表面溫度的平均值，來計算人體與該表面的換熱，其結果與實際的輻射換熱量相等。MRT的數學表達式如（1-2）式所示：

MRT=ΣTij×φjs（1-2）

j=1

式中：Tij—圍護結構第j個表面的內表面溫度，單位為℃；

φjs——第j個表面與人體間輻射換熱的角系數、φjs的計算非常復雜。推薦一個通過實測有關數據，計算出MRT的方法，如：

 MRT=tg+0.247√v(tg-tn)（1-3）

式中：tg—黑球溫度，即實感溫度，單位為℃；

v—室內空氣的流速，單位為m/s。

黑球溫度tg可以由放置在直徑為130mm的中空、外表面涂黑、上部開有小孔的銅球中的溫度計讀出，黑球溫度反映出輻射換熱對室溫的影響。如果能夠測出黑球溫度tg，室溫tn和空氣的流速v,則可以由式（1-3）很方便的計算出MRT值。當建筑層高低于4m時，也可以近似地采用下式計算：

MRT=ΣTij×Aj/ΣAj(1-4)

j=1j=1

式中Aj—第j個內表面面積，單位為m2；其它符號同前。