摘要
地暖是一项既古老又崭新的技术。近十年远红外线地板采暖设备在日本得到迅猛发展,特别是2000年日本用于居住建筑的热水式地板采暖的市场销售量比1999年增长了16.6%,其市场动向引起日本暖通空调界的广泛重视。本文作者在搜集阅读有关资料和文件的同时,还通过对厂家、销售商的直接调查，对日本地板采暖的特长、技术现状、市场动态等进行了分析和预测。
日本地板采暖的市场潜力很大,特别是随着人们对舒适性和环境保护的要求越来越高,预计新型的、先进的地板空调系统在日本将有很大的发展。
1. 地暖技术
1.1 地板采暖的历史
地板采暖是一项既古老又崭新的技术。不知在什么时候,中国人就发明了火炕,而且一直延续迄今。当你步入宏伟宽大的北京故宫太和殿,也许大部分人不会想到即使在北京严寒的冬天,过去的中国皇帝也能够像在春天里一样接受王公大臣的朝拜。其实如图1-1所示,在那黑幽幽宽大方砖底下,有着不少得学问。那是一种传统古老的地面采暖方式。是一种原始火炕的技术革新和改造并将其规模化,集中系统化的尝试。
另外,韩国(朝鲜)被称为「温垌」的古代地暖技术也很有名。但这些采暖方式需要消费大量木材,同时为了保持一定的舒适性，需要专人几乎24小时全天候值班,除了王公贵族,贫民百姓很难使用。而属于局部加热或采暖的火炕、火墙等相对使用比较普遍。
由于日本气候潮湿,日本传统建筑优先考虑的是房间内、特别是地板下的通风换气问题。另外由于铺设在地板上的「榻榻米」的导热系数很小,虽然是一种很好的保温材料,但它从反面影响了地板下的暖气或凉气的采暖或空调效果,特别是由于日本的建筑物大部分是木制结构,处于防火的原因, 日本自古代一来几乎没有地面采暖技术。
50年代。日本开始重新认识这一传统技术,开始开发热水式地板采暖装置,到了60年代开始开发电加热式的地板采暖技术。但当时仅仅是用于农业,畜牧业,建筑物或道路加热防冻或除雪等工程活动或工业设施,可以说几乎没有用于人们的居住生活的地板采暖系统。1973年，第一次石油危机爆发后,处于节能的角度出发,日本开始将地暖用于办公室、医院和学校特别是敬老院[注１]等公共设施,也就是地板采暖这一传统而又古老的技术开始在日本造福于人类。80年代第二次石油危机爆发后,日本更加重视节能,人们很快发现, 地板采暖不仅本身热能有效利用率搞而节能,而且由于其建筑材料防潮效果良好,有意外的效果,因此开始向民用住宅应用。但由于以氟利昂为工质的空调器及安全问题得到改善的煤油炉、电热炉在日本飞快普及,地板采暖的发展在日本受到极大打击，直到90年代地板采暖在日本没有太大起色。但到了90年代中期, 地板采暖却突然开始飞速发展,其市场平均增长率保持5%以上的好势头,到了2000年其其市场需求增长率达6.6%。另外,由于当初大部分消费者不了解「地板采暖」技术是什么概念,这一技术没有被人们广泛接受,所以,1977年,以大阪燃气,日立电线,松下电器,古河电工等企业还组成「日本地板采暖工业会」,旨在宣传普及地板采暖的基本知识,开拓这一新领域的市场。鉴于地暖这一方兴未艾的产业,该协会还计划于明年召开一次「地球环境时代的居住建设及地板采暖」的国际研讨会。但,不得不看到,由于传统的对流方式的空调器在日本仍占统治地位,由于市场保护及技术保守的原因,这种既古老传统有崭新先进的水平低温辐射方式的居住环境技术没有得到充分的开发和重视。目前仅仅限于单独的冬季采暖,很少或几乎没有用于夏季的空调一体化系统。
1.2 地板采暖的特长
日本目前使用的辐射采暖方法主要有低温型、中温型和高温型。
地板采暖即使一种古老传统的方法,又是一种新颖先进的远红外线低温辐射采暖技术。其主要特征是:
① 柔和舒服
从温感生理学的角度研究表明, 8～13μm范围的远红外线,只是刺激皮肤表面内部2mm处,被称做「敏温点」的穴位,而使人们感到温和的体感[1]。地板空调的房间室内温度可以均匀一致的维持在16～18℃,并几乎可以保持由地面到天棚,空气温度在垂直方向的分布几乎不变。另外由于没有对流式采暖方式时的空气扰动带来的不快，人们会感到很舒适。图1-4是关于地暖和对流采暖两种采暖方式的室内温度分布图。研究表明由于人们对于采暖的要求不仅是空气温度,是温度和辐射刺激的综合效果,因此,为了达到同样的体感效果,有辐射采暖的设定温度为18℃,没有辐射采暖的右图室内设定温度应为24℃～27℃。
既是如此,图1-5中可以看出, 对流采暖不仅由于空气流动而直接从皮肤带走热量而使人感到「寒冷」[?],而且由于只是加热天棚部分,使室内温差过大,使人有头热脚冷的感觉并由可能使人烦躁不安。而于此相反, 地板采暖可以保持室内温度均匀一致。由于人们在室内大部分是坐姿或跪坐姿,所以人们将主要处在18到20℃的舒适温度区,即使站立也没有头热脚冷感觉,所以它对日本人的起居生活习惯来说是一种理想的采暖方式[2]。
② 安全可靠
热源可以不设在室内、没有火灾的危险，另外一般地板空调的表面温度仅有三十多度,因此没有烧伤的危险。也不存在被散热末端设备磕伤碰伤的问题。没有地板结霜的烦恼。
③ 清洁健康
不在房间点火燃烧,所以可以保持冬季室内空气清洁,同时避免由于风机强制对流换热时吹起来得扬尘和细菌被人们吸入。而且由于温差小,特别是对老弱病残者,没有冷休克的担心,因此健康上很有优势[3][4]。更值得一提的是,地面温度较高,可以破坏冬季壁虱等寄生虫的生存环境,并防止霉菌的产生。
④ 节能经济
基础研究表明,水平向上时的综合对流换热系数较大[5],另外整个房间的水平方向都可以作为一个散热器,无需像传统地暖采暖设备那样通过增加鳍片来扩大散热面积。由于是, 8～13μm的远红外线辐射采暖,所以室内设定温度即使比对流式采暖方式低4～9℃,也能使人们有同样的感觉,所以温差传热损失会大大减小。另外防止了天棚处的室内过热损失,没有强制对流,还会使冷凤渗透损失减少。
图1-5是日本二室一厅标准木结构房间的平面布置图及其居室的展开图。其保温设计按1992年节能新标准Ⅳ类标准，室外计算温度为4℃，至于室内室内温度;地板采暖时为18℃,暖风机等对流采暖时为24℃。其居室的热负荷如图1-6所示。
结果表明,对流采暖时其热负荷为2902W,地板采暖时其热负荷为2291W,比对流采暖方式节省21%的能源[6]。预计综合节能效果在50%左右。
⑤ 省空间美观
由于加热末端装置均设置在地面,所以室内不象散热器地暖采暖或凤机盘管采暖那样有突出在外的设备和管道。因此一定程度上扩大了房间可利用面积,同时有利于房间家具的摆设布置,增加室内的美观性能。
另外,由于它不必设置末端送风装置,所以没有噪音,保持室内安静的特点也日益被日本的高级住宅所重视。
更有趣的是,东京GAS的研究结果表明:地板采暖比暖风采暖能使中学生的记忆力指数平均提高10%[33]。
以上特点来看,特别适合日本榻榻米生活习惯, 特别是对老人和儿童最合适。是一种绿色环保节能产品。
但是,目前日本的地板采暖存在着以下缺点
① 目前日本地板采暖出投资较高
图1-7为图1-5所示的日本一般家庭常用采暖方式的初投资。图中可以看出, 地板采暖设备的初投资比其他两种方法高很多,其主要原因地板采暖是新技术,供不应求,设备价位较高,另外日本人工费也过高的缘故。（尽管现在10年前的一半。）
② 对负荷变化的调节适应能力差
加热体大都埋设在地板下、不象对流方式采暖那样通过调节暖风直接吹向人体的送风量可以速见效果、因此室内温度虽加热源的电力、火力、温度等的反应速度较慢。
③ 启动时间较长
通常将地板加热到30℃需要一个小时左右。然后使室内空气加热到设定温度又大约需要一个小时。特别是应用电能为热源的热水式地板采暖时、还要先加热水等热媒，可能需要的时间更长,因此不适合用于大型间歇式采暖性质的建筑。
④ 施工维修繁琐
目前的地暖大都和建筑物一起,施工作业麻烦,维修困难。特别是煤油和燃气为热源是,1到2年需要点检和补充循环液(热媒)。
⑤ 缺乏空调功能
日本的目前大都是单独地板采暖系统,温暖地区夏季需要另设空调系统。造价高,不节能,二次重复施工,很繁琐。这是制约日本地板采暖技术发展的因素之一。
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