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(gè)發(fā)展中國家，人均能源資源相對(duì)貧乏。但在城鄉(xiāng)建設(shè)中增長方式比較粗制，發(fā)展質(zhì)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(shí)科學(xué)發(fā)展觀，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式的重要內(nèi)容，是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)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(yù)計(jì)到2020年，全國城市生活人口將達(dá)到56%以上，相應(yīng)的建筑物和設(shè)施也將成倍增加，建筑能耗的大幅度增加將不可避免。預(yù)計(jì)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(nèi)，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?yàn)槿藢?duì)居住生活健康舒適的要求而必須消費(fèi)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(duì)于現(xiàn)代建筑的舒適度、量化節(jié)能有一定衡量標(biāo)準(zhǔn)：要保證夏天溫度在26℃左右，冬天保持在20℃左右，每人每小時(shí)要保證30m3的新鮮空氣，相對(duì)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(shí)現(xiàn)采光數(shù)值，不讓人有不舒適的感覺等。通過定量節(jié)能技術(shù)，溫度、濕度、空氣等指標(biāo)可以精確到每家每戶，使每個(gè)住戶都能夠切身體會(huì)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(dāng)務(wù)之急。

中國是一個(gè)人口大國，約占世界總?cè)丝诘?/5，亦是一個(gè)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(huì)的必然選擇。

全社會(huì)之所以重視能源節(jié)約，是因?yàn)閲窠?jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗之間的不協(xié)調(diào)，我國9.5%的經(jīng)濟(jì)增長完全建立在各項(xiàng)能源消耗均上升15%的基礎(chǔ)上，當(dāng)能源消耗的增幅大于經(jīng)濟(jì)增幅時(shí)，也就是說很多能源并沒有被充分利用。2004年，國內(nèi)生產(chǎn)增值實(shí)現(xiàn)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(jīng)成為世界上消耗鋼鐵，煤炭最多的國家。我國經(jīng)濟(jì)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(jī)離我們?cè)絹碓浇?/p>

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(jìn)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(dá)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(shè)部把地面輻射供暖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)列入了國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，于2004年10月1日開始實(shí)施。2004年3月23日在第218號(hào)公告《建設(shè)部推廣應(yīng)用限制禁止使用技術(shù)》中第129項(xiàng)將地面輻射供暖系統(tǒng)列為推廣項(xiàng)目，并明確指出，其主要技術(shù)性能及特點(diǎn)，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(nèi)設(shè)計(jì)溫度（16-20℃）達(dá)到較高室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度（18-22℃）的對(duì)流散熱的供暖效果。據(jù)有關(guān)資料介紹，室內(nèi)設(shè)計(jì)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(diǎn)展現(xiàn)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?zé)崴孛孑椛涔┡侵敢缘蜏責(zé)崴疄闊崦?，通過被埋設(shè)在地面內(nèi)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(yuǎn)紅外線，使人體皮膚2mm深處的“熱點(diǎn)”傳感器產(chǎn)生刺激，發(fā)揮對(duì)人體的保健作用，促進(jìn)和改善血液循環(huán)及新陳代謝，因而人體感到溫暖。人體對(duì)熱的感受和人們所處周圍環(huán)境及人體的散熱方式有關(guān)。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(diào)節(jié)變化范圍是非常有限的，大約為36-41℃，人的平均體內(nèi)溫度為37℃。為了保持體溫相對(duì)穩(wěn)定，人體新陳代謝產(chǎn)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(zhì)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(duì)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(dāng)人體的散熱量和其產(chǎn)熱量達(dá)到平衡時(shí)，一般人體體溫可維持在37℃左右。

地暖是以房間整個(gè)地面為散熱面，在加熱周圍空氣的同時(shí)，還同四周的墻、頂、棚等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行輻射熱交換，從而使四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度升高，減少了內(nèi)壁對(duì)人體的冷輻射。由于同時(shí)具有：輻射強(qiáng)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(jìn)行的，因此圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻、窗、地面等）內(nèi)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(nèi)綜合溫度ts來衡量，ts的表達(dá)式如式1-1所示，

ts=a·tn+b(MRT)（1-1）

式中：tn——室內(nèi)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(quán)系數(shù)，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(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的平均值，來計(jì)算人體與該表面的換熱，其結(jié)果與實(shí)際的輻射換熱量相等。MRT的數(shù)學(xué)表達(dá)式如（1-2）式所示：

MRT=ΣTij×φjs（1-2）

j=1

式中：Tij—圍護(hù)結(jié)構(gòu)第j個(gè)表面的內(nèi)表面溫度，單位為℃；

φjs——第j個(gè)表面與人體間輻射換熱的角系數(shù)、φjs的計(jì)算非常復(fù)雜。推薦一個(gè)通過實(shí)測有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)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(shí)感溫度，單位為℃；

v—室內(nèi)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(jì)讀出，黑球溫度反映出輻射換熱對(duì)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(jì)算出MRT值。當(dāng)建筑層高低于4m時(shí)，也可以近似地采用下式計(jì)算：

MRT=ΣTij×Aj/ΣAj(1-4)

j=1j=1

式中Aj—第j個(gè)內(nèi)表面面積，單位為m2；其它符號(hào)同前。