體育場(chǎng)館類高大空間紅外輻射采暖可行性報(bào)告

1、體育場(chǎng)館類高大空間紅外輻射采暖可行性報(bào)告北京市建筑設(shè)計(jì)研究院馬曉鈞和清華大學(xué)李先庭、竇春鵬先生通過對(duì)北京市8座大、中 型體育館進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)查研究，并對(duì)一座中型體育館進(jìn)行了觀眾上座率和燈光照 明等空調(diào)負(fù)荷情況的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)。通過對(duì)調(diào)查結(jié)果的分析，總結(jié)出了目前國(guó)內(nèi)體育館建筑 比賽大廳的運(yùn)行特點(diǎn)，并歸納出體育館建筑在空調(diào)設(shè)計(jì)思想上與其它公共建筑的不同之處。他們通過對(duì)北京8家體育館的調(diào)研分析，得出了如下結(jié)論：第一，體育館建筑的空調(diào)系統(tǒng)有其特有的運(yùn)行方式，因而在運(yùn)行管理上與其它商業(yè)建筑 有著明顯的不同。目前國(guó)內(nèi)體育館的空調(diào)系統(tǒng)的使用上，具有運(yùn)行時(shí)間短、使用率低的特點(diǎn)。 這一特點(diǎn)在世界上也比較普

2、遍。第二，在比賽大廳內(nèi)熱源方面，具有觀看體育比賽時(shí)觀眾人數(shù)少、上座率低的特點(diǎn)，與 設(shè)計(jì)工況相關(guān)較大。第三，由于空調(diào)系統(tǒng)為不連續(xù)運(yùn)行且使用時(shí)間短，所以在空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用方面相對(duì)于其它 公共建筑來說很少，在調(diào)查中了解到，各建設(shè)單位在進(jìn)行體育館建筑時(shí)，對(duì)于在設(shè)計(jì)中以節(jié) 省初投資為主要目的的設(shè)計(jì)策略顯得更加注重。針對(duì)以上問題，我們是否有更適合于體育場(chǎng)館類建筑的采暖設(shè)計(jì)方案呢？隨著國(guó)內(nèi)天然 氣管網(wǎng)的大量建設(shè)通氣，一種適合于大型空間燃?xì)饧t外輻射采暖系統(tǒng)逐步得以廣泛應(yīng)用。一、燃?xì)饧t外輻射供暖原理介紹基本原理（見圖1）紅外線是整個(gè)電磁波波段的一部分，不同波長(zhǎng)的電磁波，接觸到物體后，將產(chǎn)生不同的 效應(yīng)。波長(zhǎng)在0.7

3、6-1000微米之間的電磁波，尤其是波長(zhǎng)在0.76-4。微米之間，具有非色散 性，因而，能量集中，熱效應(yīng)顯著，所以稱為熱射線或紅外線。眾所周知，當(dāng)任何一個(gè)物體 的溫度高于絕對(duì)溫度的零度時(shí)，就會(huì)以電磁波的形式向外輻射能量。q36電磁波0.4 0J5A 1.2（波長(zhǎng)隼位256:微未）1(0400%if.q.-A，活射采噓泣外心蝮 1這種輻射波被稱作紅外線，它以30萬公里/秒的速度直線傳播，當(dāng)遇到一個(gè)物體時(shí)，一部分 輻射被吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚徊糠州椛浔环瓷洌▍⒁妶D2）山東東旭熱能工程科技發(fā)展有限公司的燃?xì)廨椛涔芫W(wǎng)(板、管)發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)在2.56 微米之間，正好全部在此范困內(nèi)。以上圖例說明，當(dāng)紅外

4、線穿過空氣層時(shí)，不會(huì)被空氣所吸 收，它能穿透空氣層而被物體直接吸收，并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，不僅如此，紅外線還能夠穿過物體 或人體表面層一定的深度，從而從內(nèi)部對(duì)物體或人體進(jìn)行加熱，這就是紅外線輻射供暖的基 本原理。二、輻射采暖與對(duì)流采暖相比具有以下一些特點(diǎn)：1.在采暖熱效率方面對(duì)流采暖主要通過室內(nèi)空氣流動(dòng)傳遞熱量，因此室內(nèi)采暖的衛(wèi)生條件和熱效應(yīng)與房間內(nèi) 的空氣溫度及流動(dòng)速度有關(guān)，依靠室內(nèi)空氣自然對(duì)流采暖時(shí)主要取決于室內(nèi)空氣溫度的高 低；輻射采暖的散熱量主要靠輻射方式傳播，也伴隨少量的對(duì)流散熱，因此輻射采暖的熱效 應(yīng)是以實(shí)感溫度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的(對(duì)流果暖是以室內(nèi)空氣溫度為標(biāo)準(zhǔn)的)。實(shí)感溫度也稱為黑球溫度。它

5、可以通過黑球溫度計(jì)來測(cè)量。也可以通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得 出。實(shí)測(cè)表明，在人體的舒適感范I韋I內(nèi)，全面輻射采暖時(shí)的實(shí)感溫度可比室內(nèi)環(huán)境溫度高出 23C即在相同舒適感前提下，全面輻射采暖的室內(nèi)空氣溫度可比對(duì)流采暖室內(nèi)低23笆。 在局部地區(qū)輻射采暖的環(huán)境中，輻射照度與周闈空氣溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表一。從表一可知，輻射照度和周圍空氣溫度的關(guān)系是在一定范圍內(nèi)可以互補(bǔ)的，即在環(huán)境溫 度較低時(shí)可配合較高的輻射照度，并注意使人體頭部感受到的輻射強(qiáng)度小于允許值：人體需要的輻射照度與周圍空氣溫度的關(guān)系表一周圍空氣溫度 (C)1614121086420-2輻射照度(W/m2)811221632042442853263664

6、07448周圍空氣溫度 (C)-4-6-8-10-12-14-16-18-20-22輻射照度(W/m2)488529570611651692733773814855在環(huán)境溫度較高時(shí)可配合較低的輻射照度，兩種情況都可以產(chǎn)生良好的熱效應(yīng)。在采暖的舒適方面根據(jù)有關(guān)方面的研究結(jié)果表明，人體的舒適感與人體的各種熱濕交換如對(duì)流、輻射和汗 水的蒸發(fā)等有著密切的聯(lián)系。在保持人體散失總熱量一定時(shí)，適當(dāng)?shù)販p少人體的輻射散熱而 相應(yīng)地增加一些對(duì)流散熱，就會(huì)感到更舒適。根據(jù)傳熱學(xué)理論可知，人體的輻射散熱取決于 人與外界的有效輻射，人體的對(duì)流散熱則取決于空氣環(huán)境的溫度和流速。輻射采暖時(shí)，由于 人體和物體直接受到輻射熱，

7、而室內(nèi)地面、墻面及物體表面的溫度比對(duì)流采暖時(shí)高，使得人 對(duì)外界的有效輻射減少了，雖然周圍的空氣溫度比對(duì)流采暖時(shí)低了，卻正好可以加大一些人 體的對(duì)流散熱，與人體的生理要求相吻合，所以會(huì)感到舒適。另外輻射采暖室內(nèi)空氣上下對(duì) 流弱，空氣中含塵量少，空氣溫度分布均勻，對(duì)改善勞動(dòng)條件和保持環(huán)境衛(wèi)生大有益處，可 為人們提供較對(duì)流采暖更舒適而衛(wèi)生的空氣環(huán)境。在熱能消耗方面由于輻射采暖主要是以輻射形式在一定的空間里造成足夠的輻射熱強(qiáng)度來維持采暖效 果的，室內(nèi)溫度梯度（房間工作區(qū)經(jīng)上每增加Im空氣溫度升高的數(shù)值）比對(duì)流采暖時(shí)小， 因而可以大大減少房屋上部的熱損失，同時(shí)，由于熱壓減小，相應(yīng)的冷風(fēng)滲透量也減小。又

8、因輻射采暖時(shí)，室內(nèi)計(jì)算溫度可比對(duì)流采暖時(shí)約低2S5C,（高溫輻射可降低5sioC）故減 少了建筑物的耗熱量。一般情況下總耗熱量約減少5%s20%。在使用方面一般對(duì)流采暖不能滿足高大廠房和一些特殊場(chǎng)合的局部采暖要求。采用輻射采暖可將輻 射熱直接送入工作區(qū)；在一些特殊場(chǎng)合和露天場(chǎng)所，使用輻射采暖可以達(dá)到對(duì)流采暖難以實(shí) 現(xiàn)的采暖效果，而這種采暖效果主要是靠合適的輻射照度來維持的。對(duì)于全面使用輻射采暖的建筑物，由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度均高于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫 度，可以避免闈護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面因結(jié)露潮濕而脫落，從而延長(zhǎng)了建筑物的使用壽命。三、多燃燒器輻射管網(wǎng)介紹：簡(jiǎn)介：EUROLINE和HARMOLINE多燃燒器

9、輻射管網(wǎng)絡(luò)是由一組燃燒器串聯(lián)在一密封管道 網(wǎng)上，管網(wǎng)的長(zhǎng)度正好適合該場(chǎng)所的安裝負(fù)荷。燃燒煙氣在管網(wǎng)中流動(dòng)，被唯一的一個(gè)安裝 在建筑物內(nèi)部或外部的抽風(fēng)機(jī)排出，反射器導(dǎo)引紅外線輻射朝向加熱表面。應(yīng)用范圍：工業(yè)用面積大于150平方米的工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)建筑。車庫倉庫地鐵機(jī)庫公共場(chǎng)所體育館多用途體育中心體育場(chǎng)的看臺(tái)培訓(xùn)學(xué)校中轉(zhuǎn)站臺(tái)（郵政部門）優(yōu)點(diǎn)：在管網(wǎng)末端只有一個(gè)抽風(fēng)機(jī)，避免了在屋頂上打多個(gè)孔：根據(jù)吊掛高度調(diào)節(jié)輻射溫度達(dá)到理想值；效率高達(dá)92-95%,可以節(jié)約大量能源。產(chǎn)品系列：DONGXU 燃燒器的熱負(fù)荷有:20KW,25KW 30KW, 35KW,40KW ,45KW 和50KW 七種。 多燃燒器輻

10、射管網(wǎng)絡(luò)示意圖燃燒器輻射管加反射器四、三種采暖系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)的熱水或蒸汽加散熱器的采暖系統(tǒng)（燃?xì)忮仩t加散熱器）以及現(xiàn)今的燃?xì)馀L(fēng)機(jī)（組）均為對(duì)流采暖系統(tǒng)，圖6即表示了鍋爐加散熱器采暖系統(tǒng)；圖7表示紅外輻射采暖系統(tǒng);圖8表示燃?xì)馀L(fēng)機(jī)供暖系統(tǒng)。圖6熱水供暇系統(tǒng)圖7燃?xì)飧Ｉ涔╆紫到y(tǒng)爛氣暖風(fēng)機(jī)圖8暖風(fēng)機(jī)供暖系統(tǒng)第一種是常見的燃?xì)忮仩t燒水成蒸汽或熱水通過暖氣片取暖系統(tǒng)；第二種是山東東旭熱 能工程科技發(fā)展有限公司的燃?xì)饧t外輻射采暖系統(tǒng)，即天然氣將陶瓷板或輻射管加熱，產(chǎn)生 輻射熱，照射到人體或物體上取暖。第三種是加熱機(jī)組將空氣加熱，由鼓風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)通過管 道吹到各出風(fēng)II （或者是單機(jī)）直接加熱室內(nèi)空氣取暖

11、。（對(duì)體育場(chǎng)館現(xiàn)采用的中央空調(diào)按 第三種）三種采暖形式特點(diǎn)對(duì)照表項(xiàng)目輻射采暖中央空調(diào)或熱風(fēng)機(jī)組 采暖燃?xì)忮仩t采暖采暖方式通過紅外線直接輻射，無須 加熱高大廠房中的空氣加熱高大廠房中的空 氣加熱高大廠房中的空 氣采暖形式由上到下，熱量集中于地面 2-3米以下，溫度梯度小由下至上，熱量集中于 天花板，溫度梯度大由下至上，熱量集中于 天花板，溫度梯度大采暖熱效率熱效率高達(dá)8598%效率可達(dá)80-90%最高熱效率為60-70%節(jié)能性由于紅外線只有接觸物體或 人體后才被吸收，因此能源 消耗最低（運(yùn)行費(fèi)用最低）由于減少了熱傳輸過 程中的熱損失，能源消 耗較低傳輸中熱損失嚴(yán)重，能 源消耗高舒適性舒適較為舒適效果差，不舒適安裝只需燃?xì)夤芫€和電線，安裝 簡(jiǎn)單需固定熱風(fēng)機(jī)組，風(fēng)機(jī) 和安裝風(fēng)道，安裝復(fù)雜安裝傳輸管道，作保 溫，安散熱器，安裝復(fù) 雜控制分散式單體采暖PC控制，可 實(shí)現(xiàn)局部采暖集中采暖，不能實(shí)現(xiàn)局 部采暖集中采暖，不能實(shí)現(xiàn)局 部采暖噪音運(yùn)