淺談低溫熱水地板輻射采暖系統的設計與施工

【摘 要】在介紹低溫熱水地板輻射采暖系統特點的基礎上， 分別從熱負荷計算、熱力計算、水力計算和加熱管布置 4 方面闡述了采暖系統設計的全過程。同時， 介紹了低溫熱水地板輻射采暖系統的施工工序， 指出了施工中的關鍵環節， 并對設計與施工中經常出現的問題進行了討論。

【關鍵詞】地板輻射采暖;低溫熱水;設計;施工

近年來， 隨著國民經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高， 傳統的采暖方式和設備已不能滿足人們對環境質量的要求以及建筑節能的需要。由于比傳統的散熱器采暖具有先進性、安全性、節約能源等優點， 低溫熱水地板輻射采暖目前已經得到了廣泛的應用。與傳統的采暖方式相比，低溫熱水地板采暖具有熱性能穩定、室溫均勻、舒適、節能、管理方便等特點， 已被廣泛應用于別墅、住宅、游泳館等場所。本文分別從系統特點、設計計算、實際施工和存在問題等方面， 對低溫熱水地板輻射采暖系統進行詳細的分析討論。

１．低溫熱水地板輻射采暖的特點

低溫熱水地板輻射采暖是一種利用建筑物內部地面作為輻射面進行采暖的系統。

(1)高效節能。熱媒溫度低，可以充分利用各種熱源及余熱水; 在建立同樣舒適條件的前提下，室內采暖設計溫度可降低2℃， 從而節約能源;輻射供暖方式比對流供暖方式熱效率高， 所以與傳統散熱器采暖相比， 地板輻射采暖一般能節能20%～30%。

(2)舒適。熱量由下向上傳遞， 室內地面溫度均勻， 溫度梯度合理， 使人有頭涼腳熱的舒適感。

(3)熱穩定性好。地板輻射采暖由于有較厚的混凝土、砂漿層作為蓄熱結構， 系統蓄熱能力強、熱穩定性好。即使在間歇供暖的條件下， 房間內的溫度也不會有較大波動。

(4)不占用使用面積。室內取消了散熱器及其支管， 增加了使用面積， 便于裝修和家居布置。

2.低溫熱水地板輻射采暖的設計

2．1熱負荷計算

低溫熱水地板輻射采暖系統能夠減少房間上部的無效耗熱量， 因此， 在相同的舒適性條件下， 輻射采暖房間比對流采暖房間節省建筑物的耗熱量。通常包括兩種方法: 一是將對流式采暖系統的總熱負乘以0.9～0.95 的修正系數， 另外一種是將室內計算溫度取值降低2℃進行計算。

2.2熱力計算

2.2.1地板散熱量

地板輻射采暖的散熱量與熱水的平均溫度、室內溫度、加熱管材質、管徑與間距、覆蓋層的厚度與熱阻等因素有關。它包括輻射散熱量和對流散熱量兩部分， 計算公式如下:

q=q+q (2)

q=5×10[(t+273)-(t+273)] (3)

q=2.13(t-t) (4)

式中: q—單位地面面積的散熱量(W/m);q—單位地面面積輻射傳熱量(W/m);q—單位地面面積對流傳熱量(W/m);t—地表面平均溫度(℃);t—室內非加熱表面的面積加權平均溫度(℃);t—室內計算溫度(℃)。

2.2.2加熱管平均間距

首先， 計算覆蓋層材料的導熱系數:

λ=∑δ/∑δ/λ (6)

式中: λ—覆蓋層材料的導熱系數[W/(m·℃) ];δ—各覆蓋層材料厚度(m);λ—各覆蓋層材料的導熱系數[W/(m·℃) ]。

然后， 計算加熱管平均間距:

A=-B (7)

式中: A—加熱管間距(m) ;K—輻射地板傳熱系數[W/(m·℃) ] ;B—覆蓋層厚度(m) 。

2.3水力計算

低溫熱水地板輻射采暖系統的管路一般采用分集水器與管路系統連接。對于住宅建筑， 用戶可以根據個人需要進行分室調節控制， 便于分戶熱計量。系統管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力兩部分。

由于埋設管道很難做出坡度， 為了防止管內空氣聚集形成氣塞， 一般要求水流流速不宜低于0.25m/s。但水流流速也不可過高， 常用的水流速為0.25～0.5m/s。

2.4加熱管布置

根據房間的熱工特性和保證溫度均勻的原則，地板輻射采暖系統的加熱管布置方式可分為回折型、平行型、雙平行型3 種。

由于回折型是高溫管、低溫管相間布置， 易于形成均化效果， 故在實際工程中采用的最多。但對于面積較小的廚房、衛生間等， 多采用平行型和雙平行型。

3.低溫熱水地板輻射采暖的施工

3.1系統安裝施工程序

低溫熱水地板輻射采暖系統的施工工序如下所示:

(1)樓面標高找平。

(2)清理樓面基層， 找平。

(3)鋪設保溫板。

(4)鋪設加熱管， 調整管距， 固定管材。

(5)安裝分集水器。

(6)管道和分集水器閉合， 邊角保溫， 打壓實驗。

(7)澆注混凝土填充層， 再次試壓檢查， 實驗合格后做地面面層。

3.2施工要點

(1)基層處理。在鋪設保溫板前需將地面凸處剔掉、凹處抹平， 沙土、碎石清理干凈， 保持地面平整無任何雜物。

(2)管道安裝。在管道安裝過程中， 管道、保溫層等決不能腳踩車壓， 并防止任何損傷。

(3)管道試壓。管道裝好以后， 以0.16MPa 表壓試表， 24 小時內無滲漏方可填充豆石混凝土。

(4)伸縮縫設置。當地面面積超過30m2或邊長超過6m 時， 應按不大于6m的間距設置伸縮縫，縫寬不應大于8mm，伸縮縫宜采用高發泡聚乙烯泡沫塑料填充。

(5)供水試運行。經過兩次試壓合格， 填充層無大面積開裂現象，說明施工質量合格， 可進行系統調試。供水應緩慢升溫， 先將水溫控制在25～30℃范圍內運行24h， 然后繼續升溫， 升溫不超過5℃/次， 直至達到設計溫度;在設計水溫條件下繼續運行24h， 并調節每一環路水溫達到正常范圍。

4.問題與討論

(1)由于低溫地板輻射采暖由地板面層向室內散熱， 因此， 容易引起填充層、找平層、混凝土層的收縮， 產生應力效應， 有時甚至會導致地面層的輕微開裂。

(2)地面層材料和室內家居布置對地板的遮擋， 會影響室內的采暖效果。

5.結語

低溫地板輻射供暖是一種極具發展前途的供暖方式，與傳統的供暖方式相比，以其獨特的優點而被廣大消費者認可，在工程實踐中得到越來越廣泛的應用。但其缺點也較為明顯，主要表現為設計精密、施工程序復雜和維修破壞大等，一定程度上使部分消費者有所顧慮。推廣這種深具發展前途的供暖技術就需要盡可能發揮其優點，彌補其不足、避免無謂的返工、維修等，而這些從根本上都需要我們建筑業同行們共同努力，在工程設計中，尤其是在施工過程中嚴格（遵守施工程序，加強保護，精益求精，提高工程質量。 [科]

【參考文獻】

［１］地面輻射供暖技術規程(JGJ142-2004)[s].北京:中國建筑工業出版社，2004．

［２］樊小愛.低溫熱水地板輻射采暖技術的應用[J].科技情報開發與經濟，2005，15(7):156-158．

［３］張寶軍，陳曉鋒，范志勇等.低溫熱水地板輻射采暖施工要點與能效分析[J].西安航空技術高等專科學校學報，2007，25(5):41-43．