简介： 通过对北京市8座大、中型体育馆进行了空调系统进行了调查研究，并对一座中型体育馆进行了观众上座率和灯光照明等空调负荷情况的现场跟踪统计，总结出了目前国内体育馆建筑比赛大厅的运行特点。随着国内天然气管网的大量建设通气，一种适合于大型空间燃气红外辐射采暖系统逐步得以广泛应用。
关键字：体育馆 燃气红外辐射采暖 大空间 热效率 多燃烧器辐射
北京市建筑设计研究院马晓钧和清华大学李先庭、窦春鹏先生通过对北京市8座大、中型体育馆进行了空调系统进行了调查研究，并对一座中型体育馆进行了观众上座率和灯光照明等空调负荷情况的现场跟踪统计。通过对调查结果的分析，总结出了目前国内体育馆建筑比赛大厅的运行特点，并归纳出体育馆建筑在空调设计思想上与其它公共建筑的不同之处。
他们通过对北京8家体育馆的调研分析，得出了如下结论：
第一，体育馆建筑的空调系统有其特有的运行方式，因而在运行管理上与其它商业建筑有着明显的不同。目前国内体育馆的空调系统的使用上，具有运行时间短、使用率低的特点。这一特点在世界上也比较普遍。
第二，在比赛大厅内热源方面，具有观看体育比赛时观众人数少、上座率低的特点，与设计工况相关较大。
第三，由于空调系统为不连续运行且使用时间短，所以在空调运行费用方面相对于其它公共建筑来说很少，在调查中了解到，各建设单位在进行体育馆建筑时，对于在设计中以节省初投资为主要目的的设计策略显得更加注重。
针对以上问题，我们是否有更适合于体育场馆类建筑的采暖设计方案呢？随着国内天然气管网的大量建设通气，一种适合于大型空间燃气红外辐射采暖系统逐步得以广泛应用。
一、燃气红外辐射供暖原理介绍
1.基本原理（见图1）
红外线是整个电磁波波段的一部分，不同波长的电磁波，接触到物体后，将产生不同的效应。波长在0.76-1000微米之间的电磁波，尤其是波长在0.76-40微米之间，具有非色散性，因而，能量集中，热效应显著，所以称为热射线或红外线。众所周知，当任何一个物体的温度高于绝对温度的零度时，就会以电磁波的形式向外辐射能量。
这种辐射波被称作红外线， 它以30万公里/秒的速度直线传播，当遇到一个物体时：
一部分辐射被吸收并转变为热量
一部分辐射被反射（参见图2）
法国SOLARONICS公司的燃气辐射管网(板、管)发出的红外线波长在2.5~6微米之间，正好全部在此范围内。以上图例说明，当红外线穿过空气层时，不会被空气所吸收，它能穿透空气层而被物体直接吸收，并转变为热量，不仅如此，红外线还能够穿过物体或人体表面层一定的深度，从而从内部对物体或人体进行加热，这就是红外线辐射供暖的基本原理。
二、辐射采暖与对流采暖相比具有以下一些特点：
1. 在采暖热效率方面
对流采暖主要通过室内空气流动传递热量，因此室内采暖的卫生条件和热效应与房间内的空气温度及流动速度有关，依靠室内空气自然对流采暖时主要取决于室内空气温度的高低；辐射采暖的散热量主要靠辐射方式传播，也伴随少量的对流散热，因此辐射采暖的热效应是以实感温度作为衡量标准的（对流采暖是以室内空气温度为标准的）。
实感温度也称为黑球温度。它可以通过黑球温度计来测量。也可以通过经验公式计算得出。实测表明，在人体的舒适感范围内，全面辐射采暖时的实感温度可比室内环境温度高出2~3℃。即在相同舒适感前提下，全面辐射采暖的室内空气温度可比对流采暖室内低2~3℃。 在局部地区辐射采暖的环境中，辐射照度与周围空气温度的对应关系见表一。
从表一可知，辐射照度和周围空气温度的关系是在一定范围内可以互补的，即在环境温度较低时可配合较高的辐射照度，并注意使人体头部感受到的辐射强度小于允许值；
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周围空气温度（℃） |
16 |
14 |
12 |
10 |
8 |
6 |
4 |
2 |
0 |
-2 |
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辐射照度（W/㎡） |
81 |
122 |
163 |
204 |
244 |
285 |
326 |
366 |
407 |
448 |
|
周围空气温度（℃） |
-4 |
-6 |
-8 |
-10 |
-12 |
-14 |
-16 |
-18 |
-20 |
-22 |
|
辐射照度（W/㎡） |
488 |
529 |
570 |
611 |
651 |
692 |
733 |
773 |
814 |
855 |
在环境温度较高时可配合较低的辐射照度，两种情况都可以产生良好的热效应。
2．在采暖的舒适方面
根据有关方面的研究结果表明，人体的舒适感与人体的各种热湿交换如对流、辐射和汗水的蒸发等有着密切的联系。在保持人体散失总热量一定时，适当地减少人体的辐射散热而相应地增加一些对流散热，就会感到更舒适。根据传热学理论可知，人体的辐射散热取决于人与外界的有效辐射，人体的对流散热则取决于空气环境的温度和流速。辐射采暖时，由于人体和物体直接受到辐射热，而室内地面、墙面及物体表面的温度比对流采暖时高，使得人对外界的有效辐射减少了，虽然周围的空气温度比对流采暖时低了，却正好可以加大一些人体的对流散热，与人体的生理要求相吻合，所以会感到舒适。另外辐射采暖室内空气上下对流弱，空气中含尘量少，空气温度分布均匀，对改善劳动条件和保持环境卫生大有益处，可为人们提供较对流采暖更舒适而卫生的空气环境。
3．在热能消耗方面
由于辐射采暖主要是以辐射形式在一定的空间里造成足够的辐射热强度来维持采暖效果的，室内温度梯度（房间工作区经上每增加1m空气温度升高的数值）比对流采暖时小，因而可以大大减少房屋上部的热损失，同时，由于热压减小，相应的冷风渗透量也减小。又因辐射采暖时，室内计算温度可比对流采暖时约低2∽5℃，（高温辐射可降低5∽10℃）故减少了建筑物的耗热量。一般情况下总耗热量约减少5%∽20%。
4．在使用方面
一般对流采暖不能满足高大厂房和一些特殊场合的局部采暖要求。采用辐射采暖可将辐射热直接送入工作区；在一些特殊场合和露天场所，使用辐射采暖可以达到对流采暖难以实现的采暖效果，而这种采暖效果主要是靠合适的辐射照度来维持的。
对于全面使用辐射采暖的建筑物，由于围护结构内表面温度均高于室内空气的露点温度，可以避免围护结构内表面因结露潮湿而脱落，从而延长了建筑物的使用寿命。
三、多辐射管网介绍:
简介:
EUROLINE和HARMOLINE 多辐射管网络是由一组串联在一密封管道网上，管网的长度正好适合该场所的安装负荷。燃烧烟气在管网中流动, 被唯一的一个安装在建筑物内部或外部的抽风机排出, 反射器导引红外线辐射朝向加热表面。
应用范围:
工业用
面积大于150平方米的工业和第三产业建筑。
车库
仓库
地铁机库
公共场所
体育馆
多用途体育中心
体育场的看台
培训学校
中转站台（邮政部门）
优点:
在管网末端只有一个抽风机, 避免了在屋顶上打多个孔；
根据吊挂高度调节辐射温度达到理想值；
效率高达92-95%，可以节约大量能源。
产品系列:
BRT的热负荷有:20KW, 30KW和 40KW 三种。
多辐射管网络示意图
四、三种采暖系统的比较
传统的热水或蒸汽加散热器的采暖系统（燃气锅炉加散热器）以及现今的燃气暖风机（组）均为对流采暖系统，图6即表示了锅炉加散热器采暖系统；图7表示红外辐射采暖系统；图8表示燃气暖风机供暖系统。
第一种是常见的燃气锅炉烧水成蒸汽或热水通过暖气片取暖系统；第二种是从法国引进的红外辐射采暖系统，即天然气将陶瓷板或辐射管加热，产生辐射热，照射到人体或物体上取暖。第三种是加热机组将空气加热，由鼓风机将热风通过管道吹到各出（或者是单机）直接加热室内空气取暖。（对体育场馆现采用的中央空调按第三种）
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项 目 |
辐射采暖 |
中央空调或热风机组采暖 |
燃气锅炉采暖 |
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采暖方式 |
通过红外线直接辐射，无须加热高大厂房中的空气 |
加热高大厂房中的空气 |
加热高大厂房中的空气 |
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采暖形式 |
由上到下，热量集中于地面2-3米以下，温度梯度小 |
由下至上，热量集中于天花板，温度梯度大 |
由下至上，热量集中于天花板，温度梯度大 |
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采暖热效率 |
热效率高达85~98% |
效率可达80-90% |
最高热效率为60-70% |
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节能性 |
由于红外线只有接触物体或人体后才被吸收，因此能源消耗最低（运行费用最低） |
由于减少了热传输过程中的热损失，能源消耗较低 |
传输中热损失严重，能源消耗高 |
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舒适性 |
舒适 |
较为舒适 |
效果差，不舒适 |
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安装 |
只需燃气管线和电线，安装简单 |
需固定热风机组，风机和安装风道，安装复杂 |
安装传输管道，作保温， 安散热器，安装复杂 |
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控制 |
分散式单体采暖PC控制，可实现局部采暖 |
集中采暖，不能实现局部采暖 |
集中采暖，不能实现局部采暖 |
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噪音 |
运行无噪音 |
风机送风，噪音大 |
无噪音 |
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日常维护 |
若单体运行出现问题，不影响整体采暖。设备相对简单，维修维护简单 |
整体控制，需专业人员进行维修维护。 |
整体控制，需专业人员维修维护。 |
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工作环境 |
不会形成灰尘，供暖区 |
供暖空间空气流动大，有扬尘。 |
不形成空气受迫流动，无扬尘。 |
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是否占用面积 |
否 |
否 |
是 |
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体育场馆内的空气流速的影响 |
无 |
大 |
小 |
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体育场馆内应用合理性 |
合适 |
不合适，使用率低 |
不适合 |