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建筑科学

辐射采暖和制冷

辐射地暖安静而不引人注目,但在决定它是否适合你的家时,有几件事需要考虑

安装在一种由Warmboard制造的底层地板上的管道将用于为这个家供暖。虽然安装比其他普通采暖系统需要更多的规划和小心,但地板辐射采暖是安静的,完全看不到。图片由Justin Gibbs提供。

水循环加热系统——水是传递热量的介质——使用几种散热器中的一种,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,一种依赖于完全隐藏在视野之外的管道的热量分配系统。

这些供暖系统的一个吸引人的特点是没有可见的散热器。它们也悄无声息地奔跑。热量分布均匀,安静,没有烦人的开关调节强制空气系统。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。这基本上是一个设定后就忘记的系统。

但也有一些缺点。其中包括高成本,某些类型的系统维修困难,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,对这些制度的意见是有分歧的。一些房主喜欢它们。一些设计师认为,在绝缘良好、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“辐射地板”这个词,他更喜欢更长但更准确的说法“地板内液体循环管”(in-floor hydronic tube)。

但让我们先来看看这些系统是如何组合在一起的,考虑一下电辐射替代方案,然后再来看看在冬天提供热量的管道网络是否也可以在夏天为居住空间降温。(本文引用的许多技术信息来自Holladay、Alex Wilson等人之前发表的工作,在文本或页面底部的“相关文章”列表中都有引用。)

管道通常在地板中

管道可以放置在墙壁或天花板(Messana是否有公司提供这种类型的系统),但地板辐射采暖系统通常是围绕着管道建造的,管道要么被钉在地板护套的下方(钉接系统),要么嵌入在混凝土或石膏混凝土层中。或者,管材可以放置在特殊类型的沟槽衬垫,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,PEX是交联聚乙烯的缩写。油管的回路与歧管连接,歧管又由锅炉或热水器的供应线供给。在管道中循环的水通常比供应底板或壁挂式散热器的水的温度低。即使是在新英格兰最寒冷的冬天,循环水也可能只有华氏80度左右。

混凝土地板有很大的质量,所以它们比木地板更慢的升温和降温。Radiantec该公司表示,只要操作正确,安装混凝土板是最简单、最有效的选择。管材也可以放置在安装在木框架上的薄板上(Radiantec称这些为“悬浮板”系统)。要记住的一件事是,当埋入混凝土弹簧中的油管发生泄漏时,修复将是困难的,混乱的,昂贵的。

钉接系统有时包括铝转移板,帮助更有效地加热地板。托梁也可以得到一个反射屏障和一层绝缘层,以引导热量向上。Warmboard制作包含反射层的结构底板。它的槽接受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双脚温暖的房主可能会大吃一惊。在一个绝缘良好的房子里,这可能不会发生。

即使在非常冷的日子,地板也只比房间暖和几度。如果把恒温器调到70度,地板的温度就会是75度左右——比不穿鞋的脚底要冷得多。如果石板被加热到像你最喜欢的羊毛拖鞋一样的温度,那么房间就过热了。

经过仔细密封的隔热良好的房屋,供暖负荷较低。由锅炉驱动的辐射地板系统每小时产生7.5万或8万英热单位的热量是多余的,西奥多·伯恩斯坦称之为“原子苍蝇拍”。围绕一个强大的锅炉建造一个昂贵的供暖系统的理由开始崩溃,因为建筑外壳变得更好的绝缘和空气密封。

下面是一些经常出现的其他问题:

  • 辐射地板系统是否操作更便宜?根据威尔逊的研究,锅炉的水温可以降低,但节约不太可能显著。首先,将水通过管道的循环泵必须运行很多次。
  • 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,但我们所知的数据并不支持这一说法。
  • 安装在楼板上的辐射地板系统需要楼板下面有足够的绝缘,以避免大量热量流失到地面。如果这一需求得不到解决,可能意味着能源消耗会增加,而不是降低。
  • 管子必须插到地板里吗?不。安装在天花板上的辐射板不是很常见,而是lloyd Alter在讨论中提到在美国,Messana生产的太阳能电池板有一些优势。它们更容易安装,可以处理更高的水温,当温度调整时有更少的延迟。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。

电动选项

地板也可以用电热毯加热。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,你只想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。也有设计用于安装在木材,乙烯基和强化地板下的版本。Nuheat就是一个制造商。

电加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,可以通过计量净值来抵消电力成本,以及建筑围护结构的紧密程度和绝缘性能。如果在房子周围铺上几块暖毯,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装置。冬天用来循环热水的管道也有可能在夏天用来让人们保持凉爽。不过,尽管这种双重系统完全有可能实现,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,当空气中的水分在被冷却到露点以下的表面积聚时,可能会造成水的损害。为了避免这种情况,必须控制室内相对湿度,而在潜在冷负荷较高的部分地区,这是一项更为困难的工作。安装专用除湿机是一种解决方案。

找到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。但是辐射冷却在欧洲已经被广泛使用t他的文章刊登在《采暖、管道、空调》上,并已成功安装在加拿大的各种商业建筑。

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斯科特·吉布森是网站的特约撰稿人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

    虽然地板辐射采暖听起来很吸引人,但在空气转水热泵的现状下,我很难将其视为“绿色建筑”。在北美各大品牌都能广泛使用,安装人员也能放心安装它们之前,新的地板辐射采暖只是把燃烧锅炉锁住了。

    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,这可能不是那么有效,但我认为这是相当环保的。

      1. paul_wiedefeld||# 3

        谢谢马尔科姆。我的假设是错误的,谢谢你的观点。它们通常是电垫还是带电锅炉的管子?

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

          保罗,

          主要是用电锅炉,通常只是家用热水箱。

          你的观点仍然站得住脚,除了在极少数幸运的地区有像我们这样干净的网格。

    2. charlie_sullivan||# 4

      同意,但有一点不同的观点:空气-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的效果特别好,因为地板所需的低温水会使COP上升——这种效益比任何燃烧锅炉的效率收益都要大得多。如果水循环地板的普及有助于推动空气-水热泵的市场,这是一件好事。

      1. paul_wiedefeld||# 7

        好点!我们特别需要它们进行翻新。如果大型制造商对空水热泵有一个更明确的交货日期,我的答案可能会不同。

  2. Heat007||# 6

    应始终鼓励低分布水温。无论是运行热泵,冷凝气体锅炉,还是球团锅炉,较低的分配温度提高了产热装置的效率。事实证明,对于颗粒锅炉来说,有更高的COP,冷凝比非冷凝,更少的启动/停止循环,可以节省成本。在新建或改建的高效建筑中,能够承受更高的水温几乎从来都不是热水分配的优势,就像辐射天花板一样。未来的分配将伴随着越来越低的温度,无论是在水中还是在空气中。任何形式的地板辐射热的最大问题,当放置在一个高效的建筑,特别是一个高太阳照射的建筑,是无法适应大的温度波动由于太阳照射或可能需要温度变化的卧室,例如。地暖系统不能迅速升温或降温。最后,没有提到地板覆盖物和家具,但如果以一种计划外的方式覆盖地板,这是很有可能的,因为空间随着时间的推移装饰不同,地板热量输出可以大大减少。眼不见心不烦也有坏处。厨房、入口/储藏室、洗衣房和浴室都是地板辐射热的好地方。

  3. qofmiwok||# 8

    我一开始用的是辐射地板方案,但当我意识到这些方案对于我那几乎是被动屋所需的少量热量来说是多么昂贵时,我改变了主意。而且这个炎热的夏天是我第一次觉得在我的气候里需要空调。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

    据我所知,辐射采暖/制冷的主要优势在于辐射表面温度是决定(人类)乘员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。

    主要的困难似乎是构建一种辐射加热/冷却介质,可以在人类舒适的水平内实现恒定温度。

    1. qofmiwok||# 10

      特别是在热负荷很低的情况下。大量的阅读使我确信,对于非常低的负荷来说,它没有意义。(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,在一个建造良好的房子里,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令人舒适的表面热量或冷却。

      1. DC_Chan||# 14

        谢谢你的回复。我没有收到任何邮件通知,所以很抱歉这么晚才回复。

        qofmiwok,

        几年前,我在北美被动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,但我想它们应该足够低,可以为PH值建筑提供热量而不会过热。如果没有的话,他们会在PH会议上设立一个展位吗?

        马尔科姆,

        你很好地强调了在非常好的建筑中使用辐射热的挑战。尽管从技术上讲,空气加热(例如通过小型单元)向居住者传递热量的效率较低,但它也更容易控制,不会使你的空间过热,使居住者不舒服。

  5. Yeldog||# 12

    在温和的气候下,对于一个超级绝缘的房子来说,辐射可能是不实际的....

    我在几个项目中使用过Warmboard,它是一个很好的产品——我目前的项目将它用于房子的大部分主要生活区域。其他部分是平板,一个非常大的房间是平板,因为我们没有移除地板。

    新的调节锅炉和控制使设置更容易-泵更智能和更有效。这仍然是最昂贵的方式。

  6. billfrombirchwood||# 13

    在6区(明尼苏达州),在一楼和二楼有沃姆博。卧室在67层,浴室在70层。所以大部分热量来自浴室,这些地板对脚趾都很温暖。房子的其余部分有一个均匀的热量分布,这是典型的水循环热量。

    确保你的微区域和预算控制。不需要锅炉,只需使用DHW罐和热交换器。

    1. Kirk_Ellis||# 15

      你计算了每平方英尺的总成本,包括温板,pex,热交换器,控制等?如果你不是自己安装的话。

      1. billfrombirchwood||# 18

        我用Taco的设备做了控制和布线。木匠们安装了Warmboard和PEX油管。暖通空调的人连接了PEX,安装了管汇,调试了水合系统。我们刚刚“完成了”——我还有收据要输入电子表格。

    2. Ottoman16||# 16

      你好威廉,

      我住在明尼阿波利斯地区,我暂时计划在房子的扩建部分使用Warmboard,但我担心夏天的月份以及如何给房子降温/除湿。你在家里是怎么处理的?

      我也想知道你的想法和意见在你的房子使用Warmboard。

      1. billfrombirchwood||# 17

        爱的保暖板摆脱了斜鳍,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-水热泵和整个房子的除湿机。

        根据我的研究,圣达菲是最好的产品之一。我也喜欢梅萨纳ATU。

        关于图片在Warmboard…

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

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