朱世伟

(中煤科工集团重庆设计研究院山西分院，山西太原 030024)

0 引言

从中国经济发展趋势来看，能源问题已经逐渐居于经济发展中不可忽视的地位。工业、建筑和交通这三个部门构成了一个国家的能源结构。根据数据表明，建筑能耗中采暖和空调所消耗的能源占到总能耗的一半以上，由此可见，在建筑节能中，首要的任务应该是解决供热能耗。目前，节能、环保已经成为我国建设节约型社会，发展循环经济的重要内容，而新型的采暖节能方式在建筑领域也应运而生。各地采暖方式日趋多元化，由于这些新型的高效节能的采暖方式的兴起，在建筑节能方面也有了新气象。本文就大跨度大空间的新型采暖节能方式的现状及设计进行探究分析。

1 目前大跨度大空间建筑能耗现状

根据统计数据表明，目前，我国的建筑总能耗占到了社会终端能耗的20．7%。其中，北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1．6亿t标煤/年，占我国2004年煤产量的11．4%;建筑用电和其他类型的建筑用能折合为电力，总计约为5 500亿度/年，占全国社会终端电耗的27%～29%。据统计数据表明，我国北方城镇的采暖能耗已经成为了建筑领域中能耗最大的组成部分，约占到建筑总能耗的36%。其中，采暖能耗在单位面积内折合标准煤为每年20 kg/m2，占同纬度例如北欧等的条件下建筑采暖能耗的2倍～4倍。

而对于大跨度大空间的建筑，能耗就更高了，根据数据统计，我国的大型公共建筑大约有5亿m2，耗电量约为70 kWh/m2～300 kWh/m2每年，相当于住宅能耗的10倍～20倍，由此可以看出，大跨度大空间的建筑能耗是建筑能源消耗的高度集中的领域。而根据能源消耗的调查显示，这类大跨度大空间的建筑，在能源使用方面，浪费现象较为严重，如果合理的利用能源，采用节能的方式进行空间设计，则各个方面的节能潜力也可以得到很大程度的开发。

在大跨度大空间的建筑领域中，现在的城市中豪华住宅区也是能耗严重的区域，高能耗的住宅大幅度增长。研究造成能耗高的原因，归结起来主要有三点:

首先，造成能源高的原因之一是供热系统的效率低，在热能的输配过程中，各个环节都会存在严重的热量损失，达不到标准的热量供给，造成一定的能耗。

其次，造成能源的原因还有围护结构的保温效果不好。

最后，数据显示目前热源效率不高，而热源的平均节能潜力则在15%～20%。

此外，针对大跨度大空间的建筑能耗现状的调查，了解到在过去的建筑设计中，对于长江流域的设计，没有考虑过采暖的问题，由于空调在夏季的使用已经大部分都普及了，而改善室内热环境在冬季的要求和建设的采暖系统的要求也越来越严峻。在长江区域，预测大概到2020年，将有大约50亿m2的建筑面积有采暖的需求，预计新增的采暖煤在每年都需要增加大约1个亿的标煤，这个数据已经逐渐接近了我国北方建筑在每年的采暖总能耗。

2 对于大跨度大空间新型采暖节能方式设计的探究

由于大跨度大空间的建筑物需要的采暖方式规模更为大，必须从建筑本身的结构中去进行保暖设计，首先在满足采光、通风及美观的要求下，尽量增加墙体的面积，即降低窗墙比的系数。其次，是提高门、窗户、房屋的内外墙壁、屋面和地板等的保温性能，也就是提高房屋的围护结构的保温性能，也称为热工性能，在提高围护结构的保温性能的同时，还要充分的利用各种绿色、节能、环保的能源，例如太阳能、风能、低温的地热能等绿色能源，根据合理的设计研究，使得这种大跨度大空间的建筑物可以在各个角落都能感受到温暖。在冬季，建筑物的围护构造的结构所传递的热量与门和窗户通风所产生的热量损失的和，构成了建筑物的外围护构建的热损失，这时，门窗散发的热量则在外围护构件保温条件良好的条件下，成为了主要热损的原因。

数据表明，在一般的建筑物中，外围墙体和屋面的散热约为52%，而门窗的散热则构成了其余的48%，而在大空间建筑中由于墙体面积的增加，墙体及屋面的散热则更大。对于门窗的保温处理的技术相对来说就复杂很多，我们都知道，门窗的主要功能则是为了通风换气、采光等，假若为了达到保暖效果，将门窗封闭严实，则会影响到室内空气的流通，达不到卫生要求，然而，若是频繁的进行空气流通，门窗开闭次数过多，又会造成冷气的进入，影响室内的温度。因此过于密闭的门窗也是不现实和不符合实际要求的，只要能达到适当的换气要求就可以，其余的节能技术需要靠加强墙体的保温效果以及屋顶的保温材料上做文章。

在新型的采暖节能方式中，不管是国外，还是国内，都主要将采暖节能集中在墙体的夹缝中，在这种墙体内，运用更多的具有良好的保温效果的材料，此外，还有的设计在墙体的外表，这样既可以节约室内的空间，又可以起到避免内表面的结露现象的发生。

在新型的采暖节能方式中，有分户式家用中央空调系统、地板辐射式采暖、电热膜采暖系统、独立式燃气采暖炉、水源热泵空调系统、数码模块组合燃气屋顶锅炉、新型蓄能式电暖器等。而对于大跨度大空间的采暖节能方式中，则建议使用燃气辐射供暖。燃气辐射供暖是利用液化石油气、天然气，在辐射器这个特殊的燃烧装置中燃烧，并且辐射出各种波长的红外线，从而达到了供暖的效果。

另一种供暖装置是散热器+热风的供暖系统，这种系统的工作原理是，燃料在锅炉内燃烧，从而将化学能转变为高温烟气的热能，转变来的高温烟气又在锅炉内把热量传递给热媒，如蒸汽或者热水，再经过输送管路将热媒送至散热器和空气的处理设备，最后传递给室内的物体和空气。

但是这种散热器+热风的供暖系统也有缺点，例如由于空气的对流作用，会产生扬灰的现象，从而影响室内人员的健康以及室内的卫生，而且对于大跨度大空间的建筑物，这种散热器的布置相对比较困难，靠自然对流的供暖辐射范围也有限，另外，这种系统的升温慢，热能的浪费较大，从启动到升温，至少需要4 h～6 h，效率低。

因此需要配热风系统用以补充散热器供暖达不到的范围，热风系统的问题在于风速控制不好会对身体的舒适度造成很大影响，风速过大对人体的感受反而感觉寒冷，风速小又不能覆盖到所需要的区域，因此需要根据空间宽度及高度进行详细计算来做合理的设计。

对于大空间大跨度的新型采暖节能方式中，我们还要充分的利用太阳能、风能、地热能等绿色节能资源。在建筑中充分的利用太阳能、地热资源采暖，比如太阳能集热供暖辅助，太阳能热水风能系统，以及地热采暖等等，可以使得建筑大大节能，最高节能率达到80%以上。

3 对于大跨度大空间新型采暖节能方式设计的总结

为了贯彻我国国家政策，建设资源节约型、环境友好型的社会，我国在各个方面都采取了节能、环保的理念，使得我国的经济平衡、稳定、快速、绿色的发展。对于大跨度大空间的建筑领域已经居于能源消耗首位的现状，我们有必要采取新型的采暖节能方式，避免不必要的能源浪费现象的产生，借鉴、引进国外先进的采暖节能理念，创造具有中国特色的创新性的采暖节能方式，学习新技术，掌握新技能，探索一条有别于其他发达国家的节能方式，大幅度的降低在建筑领域的能耗量，实现在大跨度大空间的建筑领域的可持续发展。使得新型的采暖节能方式合理的运用，以降低能耗，实现经济社会的绿色发展。

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