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文獻標識碼：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)當經(jīng)過嚴密認真的計算與細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）《低溫熱水地板輻射供暖應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》；

（4）《低溫熱水地板輻射采暖工程技術(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）熱負荷：

① 全面輻射采暖的熱負荷，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進行。對計算出的熱負荷乘以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荷的90%。或?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）對以獨立式燃氣爐為熱源的系統(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：低溫熱水地板輻射采暖（簡稱地板采暖）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)濟負擔；

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，對暖氣片進行包裝裝飾，給住戶和開發(fā)商增加了經(jīng)濟負擔。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。