通常來(lái)說(shuō),燃木壁爐/火爐(本文中簡(jiǎn)稱壁爐)多用于局部供暖。近段時(shí)間以來(lái),越來(lái)越多的客戶來(lái)電咨詢,希望只用一臺(tái)壁爐給整棟別墅供暖,這個(gè)目標(biāo)能實(shí)現(xiàn)嗎?如果能,有幾種途徑?何種方案最佳?今天我們就來(lái)討論一下這個(gè)話題。
我們常見(jiàn)的全屋供暖系統(tǒng)由燃?xì)忮仩t+地暖盤管組成,鍋爐是制熱設(shè)備,燃燒天然氣產(chǎn)生熱水;地暖盤管是分熱設(shè)備,把熱水輸送到各個(gè)房間。普通的燃木壁爐沒(méi)有水箱和水管接頭,無(wú)法連接地暖盤管和暖氣片等分熱設(shè)備組成系統(tǒng)。不過(guò),這種情況已經(jīng)改變,近年來(lái)在歐洲和北美市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些帶有內(nèi)置水箱的壁爐,它們是專門為中央供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,既可以供暖,又可以提供生活熱水。我們平客也第一時(shí)間從國(guó)外進(jìn)口了這種水暖壁爐和配套的水泵、閥門、儲(chǔ)水罐,搭建了實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,下面我就談?wù)剬?duì)這套系統(tǒng)的使用感受。
先說(shuō)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)。壁爐水暖系統(tǒng)的耗電量很?。ㄖ挥醒h(huán)水泵用一點(diǎn)電,幾十瓦),無(wú)需電力增容,無(wú)需天然氣擴(kuò)容,特別適合在缺電少氣的地區(qū)使用。木柴容易獲得,便于運(yùn)輸儲(chǔ)存,價(jià)格低廉,是理想的可再生能源,溫室氣體凈排放量約等于零(即通常所說(shuō)的“碳中性”)……
用壁爐搭建水暖系統(tǒng)的缺點(diǎn)也很突出,主要有如下幾方面:
1、系統(tǒng)復(fù)雜。
木柴的燃燒進(jìn)程不像天然氣和電力那樣說(shuō)停就能停,從停止添柴到火焰熄滅有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程。一旦停電或者水泵出現(xiàn)故障,水循環(huán)立刻停止,壁爐水箱中的水就有可能沸騰。為了及時(shí)將蒸氣壓力釋放掉,燃木水暖系統(tǒng)必須采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu),這就需要用到補(bǔ)水水箱、膨脹罐、熱泄露散熱片、水流控制器、儲(chǔ)水罐、溫控器、循環(huán)水泵、減壓閥等一些列周邊設(shè)備,其中有些部件還需要進(jìn)口,整個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜,價(jià)格不菲。
2、 系統(tǒng)占地面積大,需要專門的設(shè)備間放置大容量?jī)?chǔ)水罐。
3、 施工時(shí)間長(zhǎng),造價(jià)高。
4、 壁爐不是自動(dòng)化設(shè)備,每隔兩小時(shí)左右需要手動(dòng)添柴。
綜合分析了上述優(yōu)缺點(diǎn)之后,我們認(rèn)為用壁爐搭建水暖系統(tǒng)雖然可行,但局限性較大,初裝成本高,除了在林業(yè)資源豐富的地區(qū)有現(xiàn)實(shí)意義外,難以大面積推廣普及。
難道就沒(méi)有更經(jīng)濟(jì)、更簡(jiǎn)單的方案嗎?答案是,有辦法,但要做出一點(diǎn)妥協(xié)。這才是本文要重點(diǎn)討論的問(wèn)題。我們換個(gè)思路來(lái)考慮:水是載熱劑,空氣也是;無(wú)非水的比熱容大(4.2x10^3j/kg·°C),載熱能力強(qiáng),而空氣的比熱容小些(1.4x10^3j/kg·°C),載熱能力弱一些。通過(guò)加快空氣對(duì)流速度來(lái)提高換熱效率,一樣可以實(shí)現(xiàn)全屋供暖。
用壁爐燃燒木柴產(chǎn)生熱量,利用空氣對(duì)流(自然對(duì)流或者風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流)實(shí)現(xiàn)全屋供暖,我把這樣的系統(tǒng)命名為“壁爐空暖系統(tǒng)”,它最大的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)便宜,除了壁爐以外沒(méi)有任何昂貴的部件,系統(tǒng)設(shè)計(jì)也比水暖系統(tǒng)簡(jiǎn)單許多。
有很多種辦法可以讓空氣朝著我們希望的方向移動(dòng),但首先你需要了解一下冷/熱空氣在正常情況下是如何在房間里流動(dòng)的。
火爐所在房間空氣流動(dòng)路徑:
當(dāng)考慮在建筑物內(nèi)“搬運(yùn)”熱空氣時(shí),非常重要的一點(diǎn)是要設(shè)計(jì)一條或多條空氣可以回流到火爐所在房間的通路,這樣就建立了完整的氣流回路:熱空氣輸出到其他房間,冷空氣回流到火爐房間。如果沒(méi)有冷空氣回補(bǔ),火爐所在房間就會(huì)形成負(fù)壓,這會(huì)影響火爐的性能,還可能導(dǎo)致倒煙。
空氣“喜歡”按照它的本性流動(dòng):空氣被火爐加熱后上升,碰到天花板,流向遠(yuǎn)方并不斷冷卻,然后開(kāi)始下沉,落到地面,再回流到火爐,如此循環(huán)往復(fù)形成完整的氣流回路??諝庠诮ㄖ飪?nèi)其它區(qū)域的流動(dòng)也遵循同樣的規(guī)律。因此,要巧妙安排通風(fēng)口和風(fēng)扇的位置,以便最大限度地助力空氣流動(dòng)。
利用地面通風(fēng)口實(shí)現(xiàn)上下樓層間空氣對(duì)流:
空氣遇熱上升,因此大量熱空氣會(huì)聚集在天花板下方,那兒是房間里最熱的區(qū)域。
如果在二樓地面開(kāi)一個(gè)通風(fēng)口,就可以把一樓的熱空氣引到樓上房間,這是一個(gè)簡(jiǎn)單且便宜的“搬運(yùn)”熱空氣的方法,但要確保通風(fēng)口的尺寸足夠大才會(huì)有效果。同樣的,你需要設(shè)計(jì)一個(gè)氣流回路,讓空氣能回流到壁爐所在房間。
顯然,這樣的設(shè)計(jì)也會(huì)把噪音和煙帶到樓上房間,因此,如果樓上是臥室的話,請(qǐng)不要采用這種方案。萬(wàn)一樓下的壁爐發(fā)生倒煙,你肯定不希望臥室里也有煙吧。
利用換氣扇輔助熱空氣流動(dòng):
通過(guò)在臨近房間之間建立氣流通路,并在合適的位置安裝換氣扇(對(duì),就是那種衛(wèi)生間用的非常便宜的換氣扇),可以快速“搬運(yùn)”熱空氣。盡量從壁爐所在房間的天花板下方抽取空氣,那里溫度最高。排風(fēng)扇輸送空氣的效率很高,價(jià)格低廉的小功率靜音風(fēng)扇就可以很好地完成任務(wù)。
用通風(fēng)扇+管道將熱空氣輸送到其他房間:
一些專為多房間供暖而設(shè)計(jì)的壁爐,比如法國(guó)TOTEM公司的產(chǎn)品,在其頂端有4個(gè)熱風(fēng)出口,用管道與這些熱風(fēng)出口連接,在通風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)下就可以把熱空氣輸送到較遠(yuǎn)的房間。
市面上有很多種通風(fēng)套裝,安裝方便,擴(kuò)展靈活,可根據(jù)自己的需要選擇。
設(shè)計(jì)壁爐空暖系統(tǒng)要遵循的原則:
1、壁爐只有安裝在一樓才能充分發(fā)揮空氣對(duì)流的作用,實(shí)現(xiàn)高效供暖。壁爐安裝的位置還要充分考慮到木柴搬運(yùn)、清灰和煙囪清掃的方便。
2、每個(gè)房間既要有輸入熱空氣的進(jìn)風(fēng)口,也要有回收冷空氣的回風(fēng)口,一進(jìn)一出才能形成空氣對(duì)流。進(jìn)風(fēng)口和回風(fēng)口彼此要相隔遠(yuǎn)一些,讓熱空氣在長(zhǎng)距離流動(dòng)過(guò)程中充分釋放熱量。房間內(nèi)的送風(fēng)扇和回風(fēng)扇用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制,同步運(yùn)行。
3、熱空氣密度小,會(huì)自然上浮,所以熱風(fēng)出口要盡量貼近地面;冷空氣密度大,沉在地面,因此回風(fēng)口也要安裝在靠近地面的位置。
4、壁爐正上方接近天花板區(qū)域的空氣溫度最高,要盡量從此處抽取熱空氣送往需要供暖的房間;從其它房間收集回來(lái)的冷空氣要通過(guò)管道輸送到壁爐所在房間靠近地面的位置。
5、位于壁爐正上方的房間最熱,既有熱風(fēng)帶去的對(duì)流熱,也有從天花板傳導(dǎo)到樓上地面的傳導(dǎo)熱,要根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)恰當(dāng)安排樓上房間的用途。
6、要重視樓梯和電梯井的煙囪效應(yīng),科學(xué)設(shè)計(jì)建筑物內(nèi)的空氣流動(dòng)路線。
7、單層煙管是高效的散熱器,外面套上網(wǎng)孔管即可為二樓、三樓供暖。需要注意的是,這不符合壁爐安裝規(guī)范,但確實(shí)有助于改善樓上的供暖效果。務(wù)必要確保單層煙管與可燃物之間保持足夠的距離,以防失火。
8、輸送熱風(fēng)的管道要做好保溫,減少傳輸途中的熱量損失。
9、所有房間都要安裝一氧化碳報(bào)警器(通風(fēng)管道的存在使所有房間實(shí)質(zhì)上連為一體)。
10、為獲得滿意的供暖效果,要盡量選用大功率壁爐。大容量爐膛能容納更多木柴,可減少加柴頻次。
11、盡量選擇帶有戶外進(jìn)風(fēng)接口的壁爐,從室外引入助燃空氣。
12、盡最大努力提高房屋的保溫性和氣密性,使用隔熱性能優(yōu)異的門窗,地面鋪設(shè)材料盡量采用實(shí)木地板,少用大理石、地磚等導(dǎo)熱系數(shù)高的材料。
13、如果有挑高客廳,建議隔為兩層。挑高客廳看起來(lái)氣派,但在實(shí)際使用過(guò)程中非常不經(jīng)濟(jì),空間利用率低,供暖能耗高,舒適性差,耗費(fèi)大量金錢獲得的寶貴熱量都聚集在屋頂,人員主要活動(dòng)區(qū)域反而很冷。
需要作出的妥協(xié):
1、燃木壁爐額定功率一般不超過(guò)16kw,可以有效供暖的面積通常在200㎡以內(nèi),如果建筑面積較大,那就需要作出取舍,一些使用頻率不高的區(qū)域(儲(chǔ)物間、閣樓、不常用的客臥等)就不要納入供暖面積,平時(shí)把這些空間關(guān)閉,截?cái)嗫諝鈱?duì)流,降低供暖能耗。
2、壁爐空暖系統(tǒng)無(wú)法提供生活熱水。安裝電熱水器或者燃?xì)鉄崴魇谦@得生活熱水最簡(jiǎn)單、方便的辦法。
3、壁爐不是自動(dòng)化設(shè)備,每隔幾個(gè)小時(shí)要手動(dòng)添柴。
4、由于有熱風(fēng)管道連接上下樓房間,房間的隔音效果會(huì)有所下降。
壁爐空暖系統(tǒng)相比水暖系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì):
1、造價(jià)低,易施工;
2、統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高,免維護(hù);
3、沒(méi)有水系統(tǒng)常見(jiàn)的生銹、漏水、堵塞、干燒、結(jié)垢等一系列問(wèn)題;
4、即使停電,壁爐也可以照常使用,還可以用壁爐燒水,做飯,烘烤食物;
5、如果當(dāng)?shù)啬静褓Y源豐富,燃木取暖的成本遠(yuǎn)低于使用天然氣或電力取暖;
6、裝飾性強(qiáng),充滿生活樂(lè)趣。
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