辐射供暖供冷部品化对于暖通节能的意义

 建筑材料部品部件化是指将由材料商生产供应基本的建筑材料和单一制品到施工现场，转化为将建筑材料、制品、产品、零配件等原材料经过在工厂内生产组合好，作为系统集成和技术配套整体部件(现场无需再加工，只是装配)，再运输到工程现场组装，具有简捷、施工迅速，提高生产效率，保质保量、节约材料等优势，国内具有远见的开发商纷纷进入这个领域；如，远大住工、万科等房产开发商研发建筑部品（PC），做到质量可控、成本可控、施工进度可控，可实现建筑节能70%、节水80%、节约建材20%、节约时间70%等优势，并逐渐形成了绿色建筑产业链。产品部品化可否用于暖通领域呢？ 

       我国的建筑能耗约占社会总能耗的27%，其中建筑暖通空调所占的能耗为建筑总能耗的50%～70%。建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。其中暖通（供暖、空调、通风）能耗约占60%~70%。本文通过对供暖供冷部品及实践阐述了辐射供暖供冷部品的节能实践证明其对于暖通节能有重要意义。

       辐射供暖供冷部品的产生 

       长期以来辐射供暖（地暖）施工是将保温材料、反射膜、钢丝网、卡丁、管道等散装品在工地组装，由于施工人员技术和素质参差不齐、传统供暖技术落后等因素，造成施工质量难以保证，施工材料损耗大以及施工与设计标准差距大等缺点，以致后期使用能耗大，故障率高，楼面荷载大等缺点；后来出现了预制沟槽薄型地暖模块、蘑菇板等部品化产品，逐渐被实践证明优势明显，并推动了新的地暖施工规范的出台。 

       2009年，由上海安贞暖通设备工程有限公司申请的名为“一种地面辐射采暖系统管道铺设模板” 的发明专利问世，一种高能效的专用管道铺设模板，即集保温、反射、匀热、固定及护管等多项功能于一体的预制复合模板，实现系统产品的部品化，除提高末端能效外使系统安装更为方便、快捷和安全。
 

       模板的整体标准厚度为28 mm，仅为常规地暖的1/3，可以增加使用空间高度；

       提供了统一间距为50mm的布管结构，可以使管道单位散热面积最大化； 

       在管道固定层下方粘结有反射传热层，提高了辐射散热功能；

       预制模板具有能卡住管道的结构，使得管道铺设均匀、地暖盘管安装更加快速、方便；嵌入式布管可以保护管道在施工时免受伤害。
 

       部品产品通过节约建筑材料实现节能

       节约建筑材料是绿色建筑设计应用技术的另一重要途径。以安贞预制沟槽薄型地暖为例：

       通过工艺改造采用轻型材料：填充层由原来最低50mm 厚的豆石混凝土改为15mm 的水泥砂浆层甚至可以完全取消填充层。这种改变可以大大降低结构承受的荷载，使梁、柱和基础的截面减小，而且在层高不变的情况下增加建筑使用空间的高度，或者可以在达到同样室内净高的情况下降低层高，其结果是可以节省可观的建筑材料和降低综合建造成本。通过测算我们发现，采用不同形式的地暖，其填充层及其荷载对结构产生的影响突出体现在结构增加的钢筋用量和填充层本身的造价上。 

       由于其它材料占的荷载比重很小，在结构计算中不予考虑，因此在此重点比较填充层荷载的影响。 

       与常规地暖比较，采用安贞预制沟槽薄型地暖可以减少楼面荷载120～290kg/m2，即降低楼面荷重约14.7～35.5%左右。

       由此可以节约钢材用量13～24.85kg/m2。按一般民用高层框架剪力墙结构计算，降低钢材总体比例达到18.5～35.5%。经测算可节省费用58.5～111.8元/m2。 

       可以节约豆石混凝土材料用量0.06m3/m2，节省材料费用约为15.6元/m2。 

       以一个5万m2的建筑项目为例，可节约钢材及豆石混凝土材料费用约371～637万元。

       以一个20万m2的建筑项目为例，可节约钢材和豆石混凝土材料费用约1482～2548万元。 

       建筑综合成本的节约除了上述影响因素外，其它如地基土方（基础）、建筑层高、建筑空间、施工工期、劳动力等因素的成本都有不同程度的降低。

       部品产品通过标准化施工实现系统节能

       在暖通行业有句俗语：“三分材料，七分施工”；这句话的意思是说明施工的重要性，同时隐含着另外一层含义：对施工人员要求高，就意味着可变的因素大，使得实现标准化的难度加大。另一方面，材料再加工次数的多少直接影响了系统的故障风险的大小。因此，提高地暖材料部品化程度是行业人士孜孜不倦追求的方向。比如，地暖施工，常规盘管间距要求15或20公分，而实际施工过程中，由于每个施工员的技术水平、心理素质以及工作态度等因素的影响，设计预期很难达到；而模块化施工，间距固定，完全实现按图施工从而达到设计标准规范，为系统正常运行提供保障。 
 

       又如将去耦罐、循环泵、温控器组合而成的混水构件，这种部品高效地解决了燃气壁挂炉与低温地面辐射采暖不匹配问题，加上与高效末端相结合，系统节能可达40%以上。

       再如，水力模块，将循环泵、热水侧水、膨胀罐、自动补水阀、减压阀、过滤器、截止阀、止回阀、安全组件、旁通组件、系统清洗排污组件及控制元件等，系统内有不锈钢管，PPR管或镀锌管等连接而成组合成一个整体，可根据末端需求自动调整水泵运行频率，单双泵自动切换、具备电源保护、相序保护、热保护、缺水自动保护、高温低温保护、高压低压保护等安全功能。运用了水力系统模块化整合设计方案，是一个完全预制成套经过严格监控生产的产品。水力模块在具有节能环保、节省时间和投资、提高工程质量的同时，还兼备运用灵活、安装快捷等特点，屏弃原有复杂的机房和繁琐的控制系统，紧凑型设计，单台机组占地面积仅1-2m2；一台机组等于一个机房的功能，把2天以上的机房施工缩短为2个小时的机组安装，节约了70%以上施工的时间和材料成本；水力模块原有分散式组合的各种部件与设备在机房内敞开，现在整合在一台封闭式机组中，减少人为和环境对设备的损伤，设备的使用寿命提高40%以上，同时减少了维护和检修的成本。
 

       部品产品的研究为可再生能源的利用开辟了新的途径 

       根据经济学家和科学家的普遍估计石油、天然气资源将在2050年左右开采殆尽；煤炭是世界储量最丰富的化石燃料按目前生产速度可开采200多年。为了避免上述窘境，目前全球各国等都在积极开发利用可再生新能源（如太阳能、风能、海洋能等）。最近兴起的高效末端技术，使利用可再生能源进行供暖供冷得到了快速发展。 

       2013年4月11日，住房和城乡建设部科技项目——“空气源热泵+太阳能热利用系统+低温热水地暖组合建筑采暖系统的节能能效研究”成果发布，专家告诉我们：一个从空气和阳光中获取热源、以低温热水地面辐射供暖系统作为末端的供暖系统，就是这种新型供暖方式之一。早在3年前，北京市建设工程物资协会建筑采暖分会组织大专院校、设计科研单位、企业等11家共同承担了住建部“空气源热泵、太阳能与低温热水地暖组合建筑采暖系统的节能能效研究”科技计划项目。该课题完成了空气源热泵、太阳能与低温热水地暖及生活热水，不同组合系统技术的优化设计与示范，在多个工程项目中推广应用。其中在北京市、秦皇岛市、青岛市、上海市、重庆市和长沙市等地的房屋建筑（13项工程）中进行了重点测试。空气源热泵与低温热水地暖的组合系统冬季采暖平均能效比（COP）均超过3.0。具有运行能效高，运行费低的特点。它们完全可以满足华北等寒冷地区,（室外最低气温高于﹣17℃,建筑采暖室内平均温度保持18℃）的需求，以及华中、华东等冬冷夏热地区冬季采暖的需求。 

       在这种供暖系统中的低温热水地面辐射供暖系统（以下简称水地暖系统），它与散热器必须输入高温热水的情况不同，输送给它的热水的温度可低于50℃。这种末端系统如果采用预制沟槽薄型地暖系统，输送给它的热水的温度只需35℃就可以了。以往,空气源热泵用于建筑采暖不成功的原因之一，就是在于采暖散热器要求热水的温度在60℃～80℃。在这种工作状态下，空气源热泵的能效比太低，不经济。该课题是将空气源热泵锁定在最佳的状态下工作，即提供50℃以下的热水；与高效地暖装置组合，从而优化组合成新的建筑采暖系统，即低温空气源热泵与高效地暖组合式建筑采暖系统。
 

       据最新消息，用于辐射供冷技术的毛细管网辐射预制模块也由图博节能科技有限公司研制成功，将极大地降低毛细管网顶棚辐射供冷施工难度和施工周期，据了解这一技术为毛细管网辐射供暖供冷的大范围应用提供了基础保障。

       实践证明部品化不仅仅可以用于建筑，用在暖通领域其优势也很明显。辐射供暖供冷产品部品化还是刚刚开始，这也会引起行业发展的新的变革。 

       [编辑：孟扬]