淺析地暖供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

宋婷　李文倩

摘要：隨著國家對(duì)建筑節(jié)能的日益重視、計(jì)量供熱技術(shù)的推廣，地暖系統(tǒng)在居住建筑中逐步得到廣泛的應(yīng)用。文章對(duì)地暖系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)展開了論述，以期通過對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)的研究來達(dá)到資源的合理利用，更希望能緩解我國能源供應(yīng)與社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生的問題。

關(guān)鍵詞：地暖系統(tǒng)；供熱系統(tǒng)；建筑節(jié)能；能源供應(yīng)；建筑采暖 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU832 文章編號(hào)：1009-2374（2015）19-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.047

在寒冷的北方地區(qū)集中供暖作為城市建筑采暖的基本建設(shè)原則，到目前已經(jīng)發(fā)展到一定規(guī)模水平。隨著人們生活水平的提高，對(duì)生活的舒適度也有了新要求，冬季采暖與夏季空調(diào)供電兩種能耗的高峰值必會(huì)增加，兩套系統(tǒng)的利用率下降進(jìn)一步產(chǎn)生了較低的行業(yè)綜合效益。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的集中供暖方式也暴露出了環(huán)境污染等一系列社會(huì)問題。因此，地暖供熱系統(tǒng)以其舒適節(jié)能、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)脫穎而出，受到越來越多用戶的青睞。

1 地暖的分類及特點(diǎn)

地暖為地板輻射采暖的簡稱，依托于整個(gè)地面為散熱器，通過地板輻射層中的材料為熱媒，均勻加熱整個(gè)地面，通過地面自身的蓄熱和熱量向上輻射的規(guī)律由下至上進(jìn)行傳導(dǎo)，從而達(dá)到取暖的效果。電地暖自控系統(tǒng)與水地暖自控系統(tǒng)作為地暖采暖系統(tǒng)上的兩大類，其中電地暖自控系統(tǒng)是由地面限溫傳感器和房間溫控器構(gòu)成的，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上比較簡單；而水地暖自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，是由中央控制器、分集水器、混水中心及驅(qū)動(dòng)電熱執(zhí)行器、水溫傳感器、房間溫控器等構(gòu)成。

其實(shí)地暖的發(fā)展在我國有著悠久的歷史，早在明朝末年，在皇宮王室采取的取暖方式中有記載：在青磚地面下砌好煙道，在冬天來臨時(shí)，通過煙道傳煙把青磚溫?zé)岷髠鞯绞覂?nèi)，使室內(nèi)保持溫暖的效果。隨著科技的發(fā)展，地面供暖技術(shù)也已從原始的坑式煙道傳熱，發(fā)展到現(xiàn)代的以新材料為熱媒的地面輻射供暖。

地面輻射采暖與傳統(tǒng)采暖相比有無可比擬的優(yōu)勢：（1）舒適保健。地面輻射采暖的溫度是自下而上的，給人以足溫頭涼的感覺，完全符合中醫(yī)理論。其熱量傳遞的方式以輻射為主，室內(nèi)空氣不會(huì)干燥，且輻射的波長以8～12μm的遠(yuǎn)紅外，對(duì)人體有益；（2）能源利用率高。輻射供暖方式較傳統(tǒng)采暖效率高，傳送過程中熱量損失小，地面輻射供暖可實(shí)行分層分戶控制，用戶根據(jù)情況調(diào)控，有效節(jié)約能源；（3）熱量散發(fā)穩(wěn)定好。由于地面輻射是通過混凝土傳熱，熱量散發(fā)均勻，而且混凝土有蓄能作用，間歇供暖的情況下，室內(nèi)溫度穩(wěn)定；（4）凈化噪音，節(jié)約面積。地暖在原有樓板的基礎(chǔ)上增加保溫層，使樓板的隔音效果增強(qiáng)，提供了室內(nèi)的環(huán)境，另外，室內(nèi)取消了暖氣片，使用面積增加，更利于家庭裝修布置。

2 地暖供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雖然地面輻射采暖有著節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，但其所使用的規(guī)范較落后，現(xiàn)就地暖供熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工程中的細(xì)節(jié)進(jìn)行探討。

2.1 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

2.1.1 計(jì)算熱負(fù)荷。熱負(fù)荷計(jì)算在地面輻射采暖系統(tǒng)中占有重要地位。建筑的物理性能表明，建筑材料面層熱阻的大小，對(duì)地面的散熱量有直接影響。

表1 居住建筑中常用地面材料的熱阻值與熱損失

材料 黃岡巖、大理石 木地板 地毯

熱阻值 0.02m2k/W 0.10m2k/W 0.15m2k/W

地面散熱量 最快 較慢 最慢

由此可見面層的材料對(duì)地面散熱有很大影響。而熱負(fù)荷計(jì)算，必須遵照《采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》來進(jìn)行建筑熱工計(jì)算，通過有效的計(jì)算數(shù)據(jù)確定其傳熱系數(shù)，只有當(dāng)熱工計(jì)算達(dá)到符合要求的前提下方可進(jìn)行采暖負(fù)荷計(jì)算，反之，不可實(shí)施。負(fù)荷計(jì)算是避免設(shè)計(jì)時(shí)室內(nèi)溫度過高的首要條件，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于進(jìn)深大于6m的房間，應(yīng)以外墻6m處作為分界區(qū)，分為多個(gè)不同的房間進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算供暖熱負(fù)荷和地面輻射供暖的設(shè)計(jì)，還應(yīng)充分考慮輻射采暖與對(duì)流采暖的區(qū)別，因輻射采暖時(shí)的壁面溫度相對(duì)于對(duì)流采暖來說會(huì)高，會(huì)減少墻壁對(duì)人體產(chǎn)生的冷輻射，所以導(dǎo)致實(shí)感溫度比室內(nèi)溫度高2℃～3℃屬于正?，F(xiàn)象。

2.1.2 地面散熱量計(jì)算。當(dāng)負(fù)荷計(jì)算確定后，接下來是對(duì)單位地面面積散熱量的確定。

有相關(guān)計(jì)算公式為q（W/m2）=Q/F（式中：Q代表房間所需的地面散熱量；F代表輻敷設(shè)熱管道的面積），Q地面散熱量應(yīng)為房間計(jì)算所得負(fù)荷扣除自上層地板向下的傳熱損失。再確定單位地面面積的散熱量過程中，應(yīng)先計(jì)算地表面的平均溫度值。當(dāng)?shù)乇砻鏈囟冗^高時(shí)，也會(huì)對(duì)地面覆蓋物和人體產(chǎn)生一定影響。由計(jì)算公式中的各相關(guān)參數(shù)可以了解到，因房間負(fù)荷過大，導(dǎo)致供回水平均溫度過高，這時(shí)如果加熱管道埋深度不夠，定會(huì)導(dǎo)致地表面平均溫度過高，從而降低采暖環(huán)境的舒適度。這些問題應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中均考慮到。

2.1.3 管路的設(shè)計(jì)。地面溫度分布不均也能夠影響地面輻射采暖系統(tǒng)的使用效果，這在設(shè)計(jì)過程中也是不容易被重視的地方。管間距的大小、布管的方式、受埋管的深度夠不夠等這些是影響地面溫度是否分布均勻的主要因素。在設(shè)計(jì)時(shí)最好將管道間距控制在300mm以內(nèi)效果最好，當(dāng)管間距正好為300mm時(shí)可以通過水溫、加熱管水流量來調(diào)節(jié)合適的要求，當(dāng)建筑物的外墻側(cè)熱損失偏大時(shí)，應(yīng)將高溫管段優(yōu)先安裝在該處；管道布置上也應(yīng)以具體房間為準(zhǔn)，結(jié)合房間的用途和結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，遵循溫度分布均勻的原則；當(dāng)加熱管道埋深度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致地表面的平均溫度偏高些。

面對(duì)各房間溫差較大的情況，在設(shè)計(jì)時(shí)需要認(rèn)真計(jì)算出各支管的水流量大小，核算分析系統(tǒng)阻力的平衡性。在分集水器各個(gè)加熱管環(huán)路的設(shè)計(jì)時(shí)需有依據(jù)地確定分集水器的位置，確定加熱管的長度，在最大程度上保證水力平衡性。

2.2 安裝中應(yīng)注意的問題

我們知道結(jié)構(gòu)分為絕熱層、找平層、反射膜、地暖管。通過其結(jié)構(gòu)的分析，我們不難得出在安裝過程中需注意到以下三點(diǎn)：

2.2.1 如何選擇地暖管材。地暖管材的鋪設(shè)是影響地暖系統(tǒng)采暖效果的重要因素，在地暖施工中占有重要位置，當(dāng)安裝不符時(shí)會(huì)導(dǎo)致地暖出現(xiàn)局部過熱、局部不熱等溫度不均的情況，因此，在鋪設(shè)時(shí)定要謹(jǐn)遵地暖安裝示意圖進(jìn)行，以防出現(xiàn)差錯(cuò)。

2.2.2 安裝時(shí)注意安裝的施工距離。地暖和墻壁之間有一定的距離，也就是伸縮縫，目的是防止在使用時(shí)由于熱脹冷縮從而導(dǎo)致地暖龜裂影響供暖效果。緊接著是將分集水器水平安裝于地暖安裝示意圖指定位置。

2.2.3 找平。這是地暖安裝的最后一個(gè)關(guān)鍵步驟，也是施工的重要環(huán)節(jié)。整個(gè)屋子的水平線要在一個(gè)高度，一般地暖工程都是采用豆石混凝土和水泥沙漿將其抹平，這樣在開啟采暖的時(shí)候就不會(huì)出現(xiàn)受熱不均的問題。

3 結(jié)語

現(xiàn)代人們的生活水平和生活追求不斷提高，對(duì)環(huán)境的要求也不斷提高，而地暖供熱系統(tǒng)憑借其舒適、衛(wèi)生、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢逐漸取代了傳統(tǒng)的散熱器采暖。而若要達(dá)到好的供暖效果，必須在設(shè)計(jì)、施工等諸多細(xì)節(jié)上考慮周全，因此，就要求設(shè)計(jì)人員在實(shí)踐工作中不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新，用先進(jìn)的理論、技術(shù)、材料來更好地改善人們的居住環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)我國綠色低能耗的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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作者簡介：宋婷（1984-），女，供職于鄭州市城市科學(xué)研究中心，初級(jí)職稱，研究方向：城市科學(xué)技術(shù)；李文倩（1985-），女，供職于鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站，初級(jí)職稱，研究方向：建筑工程質(zhì)量檢測。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）