這是本人曾經發表過的一篇論文《夏熱冬冷地區住宅供暖方式的比較和選擇》摘要：       本文分析了我國夏熱冬冷地區的氣候特征，對單

這是本人曾經發表過的一篇論文《夏熱冬冷地區住宅供暖方式的比較和選擇》

摘要：

本文分析了我國夏熱冬冷地區的氣候特征，對單元式空調器、家用中央空調、暖氣片、地面輻射供暖等四種技術進行分析，并研究這些技術在該地區的適用性，發現地面輻射供暖在舒適性、節能性、環境適用性、熱源選擇多樣性上有很大優勢，為該地區住宅選擇適用的供暖方式提供了參考。

關鍵詞： 夏熱冬冷地區 供暖方式 家用中央空調 暖氣片 地面輻射供暖

引言

我國夏熱冬冷地區，涉及15個省市自治區，城鄉人口約有5.5 億。該地區夏季悶熱、冬季濕冷，其氣候特征在全世界也非常罕見，是世界上同緯度冬季最寒冷的地區。由于歷史原因，該地區沒有集中供暖系統，冬季室內舒適性非常差。隨著經濟發展，該地區居民廣泛使用各種戶式獨立供暖設備，冬季供暖能耗巨大。筆者將分析各種供暖技術，找到最舒適，最節能，最適用的技術，為該地區居民選擇供暖方案提供指導。

一、夏熱冬冷地區地理分布、氣候特征及建筑熱工特性

1、地理分布

中國建筑熱工分區有：嚴寒地區、寒冷地區、溫和地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區。

按照我國建筑氣候區劃，夏熱冬冷地區范圍大致為隴海線以南、南嶺以北、四川盆地以東，也可以大體上說是長江中下游地區。包括重慶、上海2個直轄市；湖北、湖南、安徽、江西、浙江5省；四川、貴州2省東部；陜西、河南、江蘇3省南部；廣西、廣東、福建3省北部，共涉及15個省、市、自治區，面積180萬平方公里。代表城市有成都、重慶、武漢、長沙、南京、杭州和上海等。

2、氣候特征

該地區的氣候特點是夏季悶熱、冬季濕冷，氣溫的日差較小，年降水量大，日照偏少。全年炎熱季節有3～4個月，最熱月室內平均氣溫達30～33℃，夏季相對濕度在80%左右，太陽輻射量大于1000 MJ/㎡；寒冷天氣有2～3個月，最冷月室內平均氣溫只有0～6℃，冬季太陽輻射量小于750 MJ/㎡。冬季強大的寒潮到此地區后，受到南嶺和東南丘陵的阻擋，使冷空氣滯留，因而寒冷時間較長，特別是1月份平均氣溫比世界上同緯度其他地區一般要低8～10℃，是世界上同緯度冬季最寒冷的地區。夏熱冬冷地區又是一個水網地帶，冬夏季節空氣相對濕度大，多在70%左右，夏季濕熱、冬季濕冷，極不舒適[1]。

3、建筑熱工特性

該地區建筑熱工性能普遍偏差，遠不如寒冷地區建筑保溫性能好。外墻多年一直沿用24㎝厚實心粘土磚、空心粘土磚或者頁巖磚、灰砂磚等非粘土磚。窗戶普遍采用單層玻璃金屬窗、近年開始采用雙層玻璃窗。屋面以平屋頂為主，也有采用架空屋頂，但只對夏季隔熱有一定效果。長期以來由于經濟和歷史原因，夏熱冬冷地區原有建筑絕大多數未按建筑節能要求設計建造，屬高能耗建筑，室內環境質量達不到最低的舒適度要求。在夏季空調和冬季供暖高峰期，其用電量可達到總用電量的40%左右。據有關資料預測，若不采取有效的節能措施，未來中國夏熱冬冷地區住宅為了達到熱舒適要求，空調用電負荷夏季0.8億kW，冬季為2億kW，全年耗電量為2240億kWh，而三峽電廠的年發電量為847億kWh。因此，為了滿足長江流域地區住宅熱環境的要求，需約3 座三峽電廠的年發電量。因此，對該地區各種住宅供暖技術進行比較分析，既有助于該地區居民選擇舒適合理的供暖方式，又對該地區的節能減排有實際貢獻[2]。

二、該地區常見的供暖方式

多年以來，該地區大多數建筑沒有像寒冷地區采取集中供暖措施。經濟欠發達時期，該地區冬季幾乎無供暖設備。改革開放后，隨著經濟的發展，該地區成為我國人口最密集、經濟文化較為發達的地區，該地區居住的城鄉人口約有5.5 億，國內生產總值約占全國的48%。隨著生活水平的提高，居民開始自發采取措施提高冬季的舒適性。不同于寒冷地區的集中供暖，該地區供暖方式多為一家一戶的獨立供暖系統，常見的供暖方式有：單元式空調器、家用中央空調、暖氣片、地面輻射供暖[3]。

1、單元式空調器

單元式空調器是該地區住宅中最常見的供暖設備。按照室內機外形及安裝方式，分為窗式空調、掛壁式空調、立柜式空調三種，該地區以后兩種空調器為主。按照制冷、制熱特性，分為單冷空調和冷暖空調，該地區以冷暖空調為主。按照壓縮機的不同，分為定頻空調和變頻空調。該地區空調主要采用R22和R410A冷媒，采用R410A冷媒的空調器冬季制熱效果相對較好。由于該地區冬季濕冷，空調外機易結霜影響制熱效果，空調器在該地區冬季制熱效果普遍偏差，一般室內機都裝有輔助電加熱器以改善制熱效果，冬季空調耗電量偏大。

2、家用中央空調

家用中央空調系統以戶為單位安裝，一般有一臺外機帶多臺內機，解決一戶住宅中所有房間的制冷及供暖需求，按照輸送媒介的不同有以下三種系統：風冷熱泵冷/熱水系統；變制冷劑流量(VRV)系統；風冷熱泵全空氣系統。

圖一、家用中央空調系統圖(風冷熱泵冷/熱水型)

本文介紹最常見風冷熱泵冷/熱水系統，如圖一，它由風冷熱泵冷/熱水主機（下簡稱主機）、風機盤管、供水管路構成。冬季，主機提供45℃左右熱水，由水泵通過管道送至風機盤管，由風機盤管送風換熱實現房間的制熱。夏季，主機提供7℃左右冷水，由水泵通過管道送至風機盤管，由風機盤管送風換熱實現房間的制冷。每個房間的風機盤管由獨立的溫控器控制，各個房間可獨立開關或調節溫度[4]。

3、暖氣片

圖二：暖氣片供暖系統圖

如圖二，暖氣片供暖系統由：燃氣壁掛式熱水鍋爐（下簡稱壁掛爐）、暖氣片、供暖水管及暖氣片調溫閥四部分構成。壁掛爐內部由燃氣比例調節閥、燃燒室、平衡式排煙風機、密閉式膨脹水箱、供暖循環泵、生活熱水板式換熱器等部件構成。壁掛爐以天然氣為燃料，一般為生活熱水/供暖兩用型，它既可提供生活熱水，又可供暖。壁掛爐供暖熱水溫度可在40℃～95℃溫度范圍內自由調節，既可作為暖氣片熱源，也可作為地面輻射供暖熱源。

暖氣片供暖系統中，壁掛爐提供70℃～95℃的熱水到暖氣片，暖氣片通過空氣的自然對流及暖氣片本體的輻射給住宅供暖。常見的暖氣片有：鑄鐵暖氣片、鋼制暖氣片、鋁制暖氣片、銅鋁復合暖氣片。夏熱冬冷地區經濟較為發達，基本不采用笨重粗糙的鑄鐵暖氣片，主要采用后三種暖氣片，尤其以鋁制暖氣片為主。鋁制暖氣片有如下特點：1、節能：鋁質導熱系數大、升溫散熱快比普通暖氣片節能35%以上；2美觀：外形簡潔，線條流暢；3、環保：不會污染供暖水質，表面光滑均勻、穩定性好。4、實用：重量輕體積小，熱效率高，具有良好的耐腐蝕和耐壓性，不受水質影響。每組暖氣片都配有調溫閥，每個房間均可通過調節閥門的開度控制室溫。供暖水管可采用紫銅管、鋁塑管或PPR管，必須在管道外壁做橡塑海綿保溫。暖氣片一般懸掛于窗臺下或空白內墻上。暖氣片能均勻給熱，熱量分布適中，不干燥，不悶熱，無風襲感[5]。

4、地面輻射供暖

地面輻射供暖的地面加熱介質主要有三種：低溫熱水、發熱電纜、電熱膜。

本文介紹最常見的低溫熱水地面輻射供暖系統，低溫熱水地面輻射供暖系統三十年代初就在西歐發達國家開始沿用，由于當時金屬管成本高、接口多、易腐蝕及橫向膨脹系數大，易引起龜裂等諸多問題，使地板輻射供暖技術沒有大面積推廣普及。從七十年代以來，隨著化學工業的發展，抗老化、耐高溫、熱穩定性好的塑料材質取代了舊的金屬管材，地面輻射供暖系統開始大量應用。

圖三：地面輻射供暖系統圖

如圖三，地面輻射供暖系統由：熱源、地面盤管系統(保溫板、反射層、鋼絲網、地暖盤管、固定卡釘、混凝土找平層等)、分集水器、供回水干管、分區溫控系統構成。熱源提供35～50℃溫度范圍內的低溫熱水，由干管送到分水器，由分水器輸送到各個房間的地面盤管系統。熱水在地面盤管內循環流動，通過地面盤管將地面加熱至28℃左右，通過地面以輻射向房間輸送熱量，室內溫度可達到20℃以上。

分水器的每一個環路都配置了控制閥門，各個房間設有溫控器，通過控制相應回路的水流量來控制室溫，做到最大限度節省能源和開支。地暖盤管材料有PEX(交聯聚乙烯)，PERT(耐熱聚乙烯)，PB(聚丁烯)，PEXAL(鋁塑復合管)等材料[6]。

三、幾種系統的比較：

我們對這四種常見的供暖方式進行綜合比較

圖四：理想人體及三種供暖方式溫度場沿高度分布圖

如圖四，理想的人體溫度曲線應該符合”溫足而頂涼”的規律，即腳部保持溫暖，頭部保持涼爽，這樣有利于健康[7]。

中醫的經典著作《脈法》中記載：“圣人寒頭而暖足，治病者取有余而補不足也。”“溫足而頂涼”這五個字，既是我國古代醫家瀉實補虛的治療準則，也是養生保健的重要原則之一。中醫認為，頭為諸陽之會。倘若頭部溫度太高，不但對健康不利，甚至會成為致病因素。唐代名醫孫思邈在《備急千金要方》中說過：“人頭邊勿安火爐，日久引火氣頭重目赤，睛及鼻干。”又說：“冬日凍腦……圣人之常法也。”

人的足部是距離心臟最遠的器官，最易受到寒邪侵襲，因而有“寒從腳起”之說。從現代醫學的角度解釋：腳離心臟比較遠，處于肢體末端，身體能量和養分不能及時輸送，并且冬天一般地面溫度比較低，腳部最容易造成熱量流失，也最不容易補充熱量。在某些冬季寒冷沒有采暖保障的地區，凍腳非常普遍，嚴重的有凍瘡。

空調供暖時溫度場不均勻、溫度上高下低；暖氣片供暖溫度也呈下高下低分布，但上下溫差小于空調；地面輻射供暖時溫度場均勻、溫度上低下高與人體理想溫度曲線吻合。

分析其原因，空調由于出風口在高點，加上熱空氣的自然上浮，整個溫度場為上高下低，人在這樣的環境中難免會感覺頭部燥熱而腳部偏涼。另外，由于需要強制對流送熱風，容易揚起灰塵，人體在這樣的環境中會因吹風而干燥不適，因灰塵而哮喘或過敏。整體而言，空調器的供暖方式舒適性一般。暖氣片主要由輻射和自然對流給房間供暖，由于熱空氣的自然上升也導致溫度場上高下底，但溫差小于空調，舒適性也優于空調。

地面輻射供暖，通過地下所埋設熱水管加熱地板給房間供暖，地面溫度高于空間溫度，因此使人有“溫足而頂涼”的舒適感。地面輻射供暖系統以紅外輻射為主要傳熱方式，可以改善人體血液循環、促進新陳代謝。實踐證明，居住在地面輻射供暖房間的人們，患腰酸腿痛和慢性哮喘病的人們的病情明顯減輕，這種生活環境對于老人和小孩很有利。另外地面輻射供暖系統不需要送風，人在這樣的環境下面不會因吹風而感覺干燥或不適，也不會有任何噪音，所以地面輻射供暖的熱舒適性非常好[8]。

2、地面輻射供暖節能性分析

綜合而言：單元式空調器、家用中央空調為強制對流供暖方式；暖氣片為自然對流供暖方式；地面輻射供暖為輻射供暖方式。

住宅內人體停留高度一般為離地2米，而平層住宅層高在2.8米左右，挑空住宅層高在5米左右。對流供暖方式，由于浮力作用熱空氣自然上升，這就導致了要人停留區域達到設計溫度，則上部空氣溫度必須高于下方，輻射供暖熱量集中在人體收益高度。一般而言，輻射供暖可比對流供暖設計溫度低2～3℃，卻能獲得同樣的舒適環境，也能使人們有同樣的溫暖感覺。

層高2米以上空間為住宅內的無效供暖區域，對流供暖方式下該區域溫度比人體停留區域還高，這就增加了無效熱損失。另外，低溫熱水地面輻射供暖供水溫度在35～50℃，暖氣片供暖供水溫度在70～95℃，因此地面輻射供暖干管熱水輸送過程中熱損失小，比暖氣片節能30%以上。

3、地面輻射供暖適用性分析

地暖輻射供暖系統僅需要35～50℃的熱水，其熱源選擇非常廣泛。冷凝壁掛爐可回收燃燒煙氣中的熱量，其低溫燃燒熱效率可達到108%，特別適用于地面輻射供暖。風冷熱泵冷/熱水機組，地源熱泵冷/熱水機組冬季可提供45℃左右的熱水，也可以作為地面輻射供暖系統的熱源。另外，熱電廠的余熱也可以作為該系統的熱源。

鑒于地面輻射供暖的優點，越來越多的住宅項目開始采用這種供暖方式。各個住宅也根據自身的實際情況，靈活選用主機作為地面輻射供暖系統的熱源。以南京為例：朗詩國際街區、鋒尚國際采用地源熱泵為主機；仁恒江灣城、碧瑤花園采用壁掛爐為主機。

單元式空調器、家用中央空調室外機為風冷熱泵，在夏熱冬冷地區冬季濕冷環境下極易結霜，制熱效果差，需要配備輔助電加熱能耗大。低溫熱水地面輻射供暖系統，如采用壁掛爐或地源熱泵為熱源，其制熱效果不會受外界環境溫度影響，制熱效果穩定，在該地區有很好的適用性。

當然地面輻射供暖也有一個非常明顯的缺點，那就是升溫速度慢，但住宅進入冬季一般會連續供暖，所以問題不大，而且可以給熱源配備編程溫度控制器做到提前開機。

五、結論

本文分析了夏熱冬冷地區的地理分布、氣候特點，對常見單元式空調器、家用中央空調、暖氣片、地面輻射供暖四種技術進行了比較分析。經綜合比較分析，發現低溫熱水地面輻射供暖系統：熱量分布符合人體生理需求，更舒適；供熱直接有效，更節能；不受環境溫度影響，更穩定；熱源選擇廣泛，更自由，建議在夏熱冬冷地區大力推廣。

參考文獻：

[1]、王建輝，李百戰，劉猛，姚潤明.夏熱冬冷地區居住建筑節能技術適用性分析. 暖通空調 ，2009年第39卷第11期 ，P3-6

[2]、夏熱冬冷地區新建建筑節能現狀與《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》實施情況

(EF 夏熱冬冷項目技術報告) .建設部信息中心，2007年10月

[3]、夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準（JGJ 134-2001）.中國建筑工業出版社，2001年

[4]、夏燚.家用中央空調系統計算機輔助設計及全年能耗分析.東南大學碩士學位論文，2004.3

[5]、景江紅，蘭中秋.淺談水暖暖氣片的設計.山西建筑，2009年1月35卷第1期P25-26

[6]、行業標準.地面輻射供暖技術規程（JGJ142—2004）.中國建筑工業出版社，2004年

[7]、大金（中國）投資有限公司.EEHS技術資料，2010年

[8]、喬志遠，鄔宏.用低溫熱水地板輻射采暖取代傳統散熱器采暖 .內蒙古科技與經濟， 2006年第22期P115-116