地暖供熱的設(shè)計與應(yīng)用研究

摘 要：論述了地暖供熱這種新技術(shù)存在的優(yōu)勢，以及在施工中如何設(shè)計和應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：地暖供熱；設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：TU111文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0342-02

在沈陽，地暖供熱作為一項新技術(shù)正在許多新建樓盤被廣泛推廣和應(yīng)用，其使用效果和施工中出現(xiàn)的一些問題如龜裂等都與地暖系統(tǒng)的設(shè)計密切相關(guān)。良好的設(shè)計是良好施工的基礎(chǔ)，我們應(yīng)當(dāng)經(jīng)過嚴(yán)密認(rèn)真的計算與細(xì)致的研究做出最好的設(shè)計方案。

1 設(shè)計依據(jù)

（1）《地暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（2001年版、修訂版） ；

（2）《實用供熱設(shè)計手冊》 ；

（3）《低溫?zé)崴匕遢椛涔┡瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)程》；

（4）《低溫?zé)崴匕遢椛洳膳こ碳夹g(shù)規(guī)程》 ；

（5）《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》 ；

（6）與建設(shè)單位簽訂的合同、設(shè)計委托書。

2 地暖系統(tǒng)設(shè)計主要參數(shù) 

（1）地板表面的平均溫度：

① 人員經(jīng)常停留的地面，宜采用24℃-26℃，溫度上限值28℃。

② 人員短期停留的地面，宜采用28℃-30℃，溫度上限值32℃。

③ 無人員停留的地面，宜采用35℃-40℃，溫度上限值42℃。

（2）供回水溫度：

① 供水溫度的上限值60℃、65℃、70℃、75℃等。從安全和使用壽命考慮，民用建筑的供水溫度不應(yīng)超過60℃。

② 供回水溫差宜小于或等于10℃。

（3）熱負(fù)荷：

① 全面輻射采暖的熱負(fù)荷，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。對計算出的熱負(fù)荷乘以0.9-0.95修正系數(shù)或?qū)⑹覂?nèi)計算溫度取值降低2℃均可。

② 局部采暖的熱負(fù)荷，應(yīng)再乘以附加系數(shù)。

（見下圖）

（4）有效散熱面： 計算有效散熱量時，必須重視室內(nèi)設(shè)備、家具及地面覆蓋物對有效散熱面積的影響。

（5）填充層： ① 厚度不宜小于50mm。② 當(dāng)面積超過30m2或長度超過6m時，填充層宜設(shè)置間距小于或等于6m，寬度大于或等于5mm的伸縮縫。面積較大時，間距可適當(dāng)增大，但不宜超過10m。③ 加熱管穿過伸縮縫時，宜設(shè)長度不大于100mm的柔性套管。

（6）壓力： 工作壓力不宜大于0.8MPa。如超過應(yīng)采取措施。

（7）流速：

加速管內(nèi)水的流速不應(yīng)小于0.25m/s，不超過0.5m/s。同一集配裝置的每個環(huán)路加熱管長度應(yīng)盡量接近，一般不超過100m，最長不能超過120m。每個環(huán)路的阻力不宜超過30Kpa。

（8）絕熱層：

樓板結(jié)構(gòu)層間應(yīng)設(shè)絕熱層，宜采用PS板，容量≥20kg/m3，厚度不宜小于25mm。

3 設(shè)計步驟 

（1）方案設(shè)計：

① 根據(jù)建筑施工圖及相關(guān)數(shù)據(jù)，計算建筑物熱負(fù)荷。

② 與建筑其他相關(guān)專業(yè)（水、電、裝飾等）協(xié)調(diào)地暖系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)間距。

③ 確定集配裝置（分水器）的位置。

（2）施工設(shè)計：

① 計算建筑物的有效散熱負(fù)荷；

② 計算建筑物的有效散熱面積；

③ 地暖系統(tǒng)布置及水力計算；

④ 其他附屬設(shè)備選擇；

⑤ 與相關(guān)專業(yè)會簽，并經(jīng)審核繪制出正式施工圖。

（3）設(shè)計完成，應(yīng)將設(shè)計各有關(guān)資料，打印裝訂成冊。

4 設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題 

（1）采用分戶獨立式熱源或集中采暖負(fù)荷的90%?；?qū)⒎块g溫度降低2℃計算；

（2）在住宅中應(yīng)用，應(yīng)考慮家具遮擋等因素對散熱量的影響，乘以適當(dāng)修正系數(shù)；

（3）垂直相鄰房間，除頂層外，各層均應(yīng)按房間采暖熱負(fù)荷扣除來自上層的熱量，確定房間所需散熱量；

（4）不同地面材質(zhì)、散熱量不同，為保證室溫要求，設(shè)計時應(yīng)盡量按散熱量比石材低的木材板考慮，用戶即使選用石材類做地面，也不會影響采暖效果；

（5）為滿足一戶中各朝向房間室溫的勻衡，耗熱量計算中應(yīng)考慮方向附加及附減。外墻多的房間，熱損失多，加熱管必然密些。南向中間房間熱損失少，管間距必然大些；

（6）盡量考慮將生產(chǎn)冷水管布置在地板采暖結(jié)構(gòu)層中，但應(yīng)避免管相互穿越；

（7）合理劃分環(huán)路區(qū)域，盡量做到分室控制，避免與其它管線交叉；

（8）設(shè)計中應(yīng)特別注意，同一分集水器上管長盡量保持一致，避免造成陰力失衡和管材浪費；

（9）對以獨立式燃?xì)鉅t為熱源的系統(tǒng)，應(yīng)控制管長≤90m，以減少阻力，并特別注意陰力平衡和管內(nèi)流速問題；

（10）為保證地面不裂，管間距不得小于100mm，局部過密處在管上皮10mm處加鋼絲網(wǎng)。為保障地溫度均勻性，管間距不易大于350mm；

（11）供回水溫度宜小于60℃（最大不超過70℃），供回水溫差應(yīng)小于10℃，系統(tǒng)工作壓力不宜超過0.8MPa；

（12）無論采用何種熱源，地板采暖與供回水系統(tǒng)的溫度、水量和所用壓差等參數(shù)都應(yīng)匹配；

（13）應(yīng)特別注意在設(shè)計選擇參數(shù)時，PEX管內(nèi)流速不得小于0.25m/s，否則會產(chǎn)生氣塞現(xiàn)象；

（14）根據(jù)規(guī)范，在長度超過6-8m應(yīng)設(shè)置膨脹縫材。每30-40m2應(yīng)設(shè)膨脹縫材，但膨脹縫并不是越多越好，應(yīng)合理設(shè)置；

（15）確保地板采暖層的厚度（不包括面層厚度），住宅厚度為≥70mm（復(fù)合保溫厚度20mm，豆石混凝土厚度為50mm，管上皮豆石混凝土的厚度不少于30mm；

（16）不同地面標(biāo)高應(yīng)分別設(shè)置分集水器。

5 地暖的應(yīng)用

地暖之所以被廣泛應(yīng)用是因為它與常規(guī)的散熱片供暖相比有其自身的優(yōu)勢。優(yōu)勢如下：

（1）運行費用的比較：低溫?zé)崴匕遢椛洳膳ê喎Q地板采暖）最大的優(yōu)點是節(jié)省能源。

地板輻射采暖供水溫度在60℃以下，在冬季溫度降至19℃時，普遍采用供水溫度50～55℃之間。因此，供水溫度較低，熱損失小。地板輻射采暖一大特點是在輻射強度和溫度的雙重作用下對房間進(jìn)行采暖，形成較合理的室內(nèi)溫度場分布和熱輻射作用，地采暖和暖氣片在同樣的供水溫度時，地采暖可以有3～4℃等效熱舒適度效應(yīng)。因此，采用地采暖設(shè)計房間溫度時，室溫比普通散熱器采暖低2℃就可以滿足散熱器采暖所需的效果。而散熱器片采暖的供水溫度在90℃以上，所以僅此項采用地采暖可以節(jié)省30%能源，從而節(jié)省同樣比例的費用。房間的熱梯度下高上低，絕對滿足人的生理的需求。

（2）維修費用的比較：

① 任何品牌的暖氣片在使用過程中，都發(fā)會生腐蝕現(xiàn)象，經(jīng)過幾年或十幾年的使用，暖氣片和室內(nèi)支管發(fā)生銹蝕、泄露現(xiàn)象，每到采暖季必須進(jìn)行維修或更換，維修費用較大，給住戶和開發(fā)商增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；

② 地板采暖無上述缺陷，塑料管材的最大優(yōu)點：一是耐腐蝕：不受電解質(zhì)影響；二是抗老化：導(dǎo)致塑料老化的原因是紫外線的照射，而塑料管材埋在水泥層中，就避免了紫外線的照射，所以塑料管材抗老化；三是永不結(jié)垢：塑料管材本身不會產(chǎn)生水垢，如果管內(nèi)有水垢或銹蝕物可由于水壓的動力和塑料管材內(nèi)壁光滑因素，水垢或銹蝕物不會粘附于管道內(nèi)壁，會隨壓力沖至回水管；四是塑料管材使用年限為五十年，如沒有人為損壞屬于永久性不滲漏產(chǎn)品。所以每年冬季第一次供暖時家中無需留人，在施工中只要驗收合格，此管材屬于永不維修產(chǎn)品；采用塑料管材的地板采暖，給住戶和開發(fā)商帶來省錢省時的最大好處。

（3）客戶利益方面的比較。①使用面積的比較：采用暖氣片采暖不但暖氣片占用了使用面積，而且室內(nèi)的暖氣管道同樣占用了使用面積。例如暖氣片的厚度是10cm，安裝時離墻5cm，再加暖氣罩5cm，厚度是20cm，寬度150cm，高度270cm，這樣占去了0.81m2的空間面積和0.3m2的使用面積。這僅是一組暖氣片所占用的空間面積和使用面積，這套住宅需用11組暖氣片，客戶將失去3.3m2使用面積！但是，地板采暖的優(yōu)點之一就是不占用使用面積，分水器的體積很小，可放在衛(wèi)生間或廚房某個角落里。特別是開發(fā)商采用地板采暖，無形中給客戶增加戶內(nèi)使用面積，也可作為銷售熱賣點，適當(dāng)提高售樓價格。② 舒適性的比較：暖氣片屬于空氣對流式散熱，熱氣通過屋內(nèi)上半部流向地面，所以產(chǎn)生的效果是頭熱腳涼。而地板采暖則不同，熱量從腳下升起，產(chǎn)生下面溫度高而上面溫度低的溫度梯度，產(chǎn)生的效果是腳熱頭部清醒，符合人體生理需要，徹底避免“寒從腳起”的現(xiàn)象，給人感覺非常的舒適。③ 裝飾費用的比較：為了美觀，對暖氣片進(jìn)行包裝裝飾，給住戶和開發(fā)商增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。而地板采暖則不需要裝飾。④ 各房室溫可調(diào)節(jié)，地板采暖的每一個回路都有閥門的控制，用戶可通過調(diào)節(jié)閥門來調(diào)整適宜的溫度。

以上是我通過工程實踐和書本理論所知識論述的關(guān)于地暖供熱設(shè)計方面的幾個問題，僅供大家參考指正。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。