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建筑科学

辐射采暖及供冷

辐射地暖是安静和不显眼的,但有几件事要考虑,当决定它是否适合你的家

安装在一种由Warmboard制造的底层地板上的管道将被用来加热这个家。虽然安装比其他常见的供暖系统需要更多的规划和照顾,但地板辐射采暖是安静的,完全看不见。图片由Justin Gibbs提供。

水循环供暖系统——水是传递热量的介质——使用几种类型的散热器之一,包括壁挂式、踢脚板式和那些放在地板上的老式铸铁散热器。但当有人说“辐射采暖”时,他们通常指的是辐射地板采暖,这是一种依靠完全隐藏在视线之外的管道的热量分配系统。

没有可见的散热器是这些供暖系统吸引人的特点之一。它们也悄无声息地奔跑。热量分布均匀,安静,没有恼人的开关调节强迫空气系统。房主将不必安排家具来容纳热空气寄存器或笨重的散热器。这基本上是一个设置并忘记它的系统。

但也有一些不利因素。其中包括高昂的成本,某些类型的系统的维修困难,以及当房主发现他们的脚在整个冬天都不会感到温暖时不可避免的失望。

简而言之,对这些系统的意见是有分歧的。一些房主喜欢它们。一些设计师认为,在隔热良好、建筑严密的住宅中,辐射地板采暖系统没有一席之地。《绿色建筑顾问》(Green Building Advisor)的前编辑马丁·霍拉迪(Martin Holladay)甚至反对使用“辐射地板”(radiant-floor)这个词,他更喜欢使用更长但更准确的短语“地板内液体循环管”(in-floor hydronic tube)。

但让我们先看看这些系统是如何组合在一起的,考虑电辐射替代方案,然后转向同一个管道网络是否在冬天传递热量,也可以在夏天为生活空间降温的问题。(本文中引用的大部分技术信息来自Holladay、Alex Wilson等人以前发表的作品,在文本或页面底部的“相关文章”列表中都有引用。)

油管通常在地板上

管道可以放置在墙壁或天花板(Messana是一家提供这种类型系统的公司),但地板辐射供暖系统通常是围绕着管道建造的,这些管道要么被钉在地板护套的下面(钉接系统),要么嵌入一层混凝土或石膏中。或者,管材可以放置在特殊的沟槽衬垫中,然后再与饰面地板覆盖。

油管是由一种叫做PEX的非常坚韧的塑料制成的,交联聚乙烯的简称。油管的回路连接到歧管,这些歧管依次由锅炉或热水器的供应线提供。在管道中循环的水通常比供应底板或壁挂式散热器的水温度低。即使是在新英格兰最寒冷的冬天,循环水也可能只有80华氏度左右。

混凝土地板有很大的质量,所以它们比木地板更慢地升温和降温。Radiantec他说,只要操作得当,混凝土板安装是最简单、最有效的选择。管道也可以放置在薄板上,安装在木框架上(Radiantec称之为“悬浮板”系统)。需要记住的一点是,当嵌入混凝土弹簧的油管发生泄漏时,修复将是困难、混乱和昂贵的。

装订系统有时包括铝转移板,帮助更有效地加热地板。托梁湾也可以得到一个反射屏障和隔热层,以直接热量向上。Warmboard制作带有反射层的结构底板。它的沟槽接受PEX管。

嘿,我的脚很冷

那些认为地板辐射系统可以保证整个冬天脚都很温暖的房主可能会大吃一惊。在一个绝缘良好的房子里,这种情况可能不会发生。

即使在非常寒冷的日子里,地板也只比房间暖和几度。比方说,如果恒温器设置为70°,地板温度将是75°左右——比不穿鞋的脚底温度低得多。如果石板被加热到像你最喜欢的一双羊毛拖鞋一样的温度,那么房间就过热了。

精心密封的绝缘良好的房屋具有较低的热负荷。一个辐射地板系统由一个每小时产生75,000或80,000 Btu的锅炉提供动力,西奥多·伯恩斯坦将其称为“原子苍蝇拍”。围绕大功率锅炉建造的昂贵供暖系统的理由开始崩塌,因为建筑围护结构变得更加绝缘和气密。

以下是一些经常出现的问题:

  • 辐射地板系统的操作成本更低吗?根据威尔逊的研究,锅炉的水温可以降低,但节省的成本不太可能显著。首先,通过管道输送水的循环泵必须运行很多。
  • 尽管一些辐射地板系统的支持者认为,房主对较低的恒温器设置感到舒适,但我们所知道的数据并没有支持这一说法。
  • 安装在楼板上的辐射地板系统需要楼板下面有足够的隔热层,以避免大量热量流失到地面。如果这一需求得不到解决,就可能意味着能源消耗的增加,而不是减少。
  • 管子一定要插到地板里吗?不。安装在天花板上的辐射板不常见,但lloyd Alter在讨论中指出在美国,Messana生产的面板有一些优点。它们更容易安装,可以处理更高的水温,并且在温度调整时延迟更少。此外,它们可以用于冷却和加热,提供室内湿度水平可以控制。

电动选择

地板也可以用电垫加热。因为在美国的许多地方,电是一种相对昂贵的燃料,所以电辐射热通常只在小范围内使用,比如浴室,你只需要在短时间内就地加热。

电垫可以安装在浴室或储藏室的瓷砖下面。也有版本的设计安装在木材,乙烯基,和强化地板。Nuheat是一家制造商。

电热的经济性在很大程度上取决于房子是否有太阳能电池板,可以通过净计量来抵消电力成本,以及建筑围护结构的紧密程度和绝缘程度。如果在房子周围安装一些保暖垫,这可能就不是什么大问题了。

辐射冷却呢?

辐射地板采暖系统通常不包括冷却设施。冬天用来循环热水的管子也可以用来让人们在夏天保持凉爽。但是,尽管这些双重系统是完全可能的,但至少到目前为止,它们在美国家庭中还很少见。

其中一个原因是,空气中的水分积聚在冷却至露点以下的表面上,可能会造成水损害。为了避免这种情况,必须控制室内相对湿度,在潜在冷负荷高的地区,这是一项更加困难的工作。安装专用除湿机是一种解决方案。

找一个机械承包商来设计和安装辐射冷却系统可能也不容易。但据介绍,辐射冷却在欧洲已经广泛应用t他的文章发表在《采暖管道空调》上,并已成功安装在加拿大的多个商业建筑中。

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斯科特·吉布森是良好的住宅建筑杂志和绿色建筑顾问。

18岁的评论

  1. paul_wiedefeld||# 1

    尽管地板辐射供暖听起来很吸引人,但以空气转水热泵的现状,我很难将其视为“绿色建筑”。直到它们在北美广泛使用,并且安装人员觉得安装它们很舒服,新的地板辐射采暖只是锁定在燃烧锅炉上。

    1. 专家成员
      马尔科姆·泰勒||#2

      保罗,

      这里的许多装置都使用电阻加热器。在一个电网主要由水力发电提供的地区,它可能不是那么高效,但我认为它是相当环保的。

      1. paul_wiedefeld||# 3

        谢谢马尔科姆。我的假设是错误的,谢谢你的观点。它们通常是电热毯还是电热管?

        1. 专家成员
          马尔科姆·泰勒||# 5

          保罗,

          主要是电锅炉——通常只是家用热水箱。

          你的观点仍然站得住,除了极少数有幸拥有像我们这样干净的电网的地区。

    2. charlie_sullivan||# 4

      同意,但观点略有不同:空气转水热泵是一项伟大的技术,我们需要更多这样的技术。它们在水循环地板上工作得特别好,因为地板所需的低温水会使COP上升——这个好处比任何燃烧锅炉的效率收益都要大得多。如果水力地板的流行有助于推动空气转水热泵的市场,这是一件好事。

      1. paul_wiedefeld||# 7

        好点!我们尤其需要改装。如果大型制造商的空气转水热泵有一个更明确的交付日期,我的答案可能会不同。

  2. Heat007||# 6

    应鼓励低分布水温。无论是热泵、冷凝燃气锅炉还是颗粒锅炉,低分布温度都能提高产热装置的效率。事实证明,颗粒锅炉具有较高的COP,冷凝vs非冷凝,启动/停止周期更少,从而节省了成本。在新建或改建的高效建筑中,热水分配几乎从来没有优势,能够承受更高的水温,正如辐射天花板所注意到的那样。未来,无论是在水中还是在空气中,天然气的分布温度都将越来越低。任何形式的地板辐射热量的最大问题,当放置在高效的建筑,特别是高日照的建筑,是无法适应由于日照造成的大温度波动,或者卧室可能需要温度变化。地暖系统不能迅速升温或降温。最后,地板覆盖物和家具没有被提及,但当以一种计划外的方式覆盖地板时,随着时间的推移,空间的装饰很可能会有所不同,地板的热量输出会大大减少。眼不见心不烦是有缺点的。厨房、入口/储藏室、洗衣房和浴室都是地板辐射热量的好地方。

  3. qofmiwok||# 8

    一开始我设计的是辐射式地板,但后来我发现,对于我那几乎是被动屋的房子来说,辐射式地板非常昂贵。另外,这个炎热的夏天是我第一次觉得在我的气候中需要空调。所以我现在在浴室里用迪特拉加热,在房子的其他地方用大金VRV Life热泵,在负荷很小的房间里用一些电阻加热器。
    现在正在考虑是用燃气热水器还是电热水器,以及如何给车库供暖。

  4. DC_Chan||# 9

    根据我所读到的,辐射加热/冷却的主要优势在于辐射表面温度是决定(人类)居住者舒适度的关键因素之一。也就是说,我们倾向于首先感受到表面的辐射温度,而不是周围的空气温度。

    主要的困难似乎是建造一种辐射加热/冷却的介质,可以在人类舒适的水平内达到恒定的温度。

    1. qofmiwok||# 10

      特别是在非常低的热负荷下。大量的阅读使我相信,对于非常低的负载,这是没有意义的。(我们的最大负载约为6 BTU/sf,辐射系统通常设置为25+)

    2. 专家成员
      马尔科姆·泰勒||# 11

      直流Chan)

      但问题是,在建造精良的房屋中,加热辐射表面所需的温度与空气的温度非常接近,这意味着你无法获得舒适的表面热量或冷却。

      1. DC_Chan||# 14

        谢谢你的回复。我没有收到任何电子邮件通知,所以我很抱歉这么晚才回复。

        qofmiwok,

        几年前,我在北美被动式房屋会议上看到了一个产品。安装在底层地板上的电辐射热垫。不确定它们的典型负荷有多强,但我可以想象它们足够低,可以在不过热的情况下为PH值建筑提供热量。如果不是,他们会支付在PH会议上设置展位的费用吗?

        马尔科姆,

        你强调在非常好的建筑中使用辐射热的挑战,这一点很好。尽管空气加热(例如,通过微型裂缝装置)在技术上向居住者传递热量的效率较低,但它也更容易控制,不会使空间过热,使居住者不舒服。

  5. Yeldog||# 12

    在温和的气候下,辐射可能不适合超级绝缘的房子....

    我在一些项目中使用过Warmboard,这是一个很好的产品——我目前的项目中,房子的大部分主要起居区域都使用了它。其他部分是板,一个非常大的房间是板,因为我们没有拆除地板。

    新型的调制锅炉和控制器使设置更容易——泵更智能、更高效。这仍然是最昂贵的方式。

  6. billfrombirchwood||# 13

    在6区(明尼苏达),并在一楼和二楼安排了暖板。我们的卧室在67华氏度,浴室在70华氏度。所以大部分热量来自浴室,这些地板对脚趾是温暖的。其余的房子有一个均匀的热量分布,这是典型的水循环热。

    确保你有微型控制区域和预算。不需要锅炉,只需使用DHW罐和热交换器。

    1. Kirk_Ellis||# 15

      包括暖板、pex、热交换器、控制器等在内,你认为每平方英尺的总成本是多少?如果你不是自己安装的话,也可以安装。

      1. billfrombirchwood||# 18

        我用Taco设备做了控制和布线。木匠们安装了Warmboard和PEX油管。暖通空调的家伙连接了PEX,安装了歧管,调试了水合系统。我们只是“成功了”——我还有收据要录入电子表格。

    2. Ottoman16||# 16

      你好威廉,

      我住在明尼阿波利斯地区,暂时计划在房子扩建中使用Warmboard,但我担心夏天的月份以及如何冷却/除湿房子。你在家里是怎么处理的?

      我也很想知道你对在家里使用暖板的想法和意见。

      1. billfrombirchwood||# 17

        爱暖板去掉了斜鳍,房子很舒服。我们还把空调换成了特灵系统。事后看来,我们应该用空气转水热泵和全屋除湿机。

        根据我的研究,圣达菲是比较好的产品之一。我也喜欢Messana ATU。

        在Warmboard上的图片…

        https://www.applewoodremodelers.com/birchwood-renovation

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