有關地熱采暖系統的論述分析

【摘 要】：隨著人們對室內環境質量的要求不斷提高，加之能源結構的調整、建筑節能以及分戶計量供暖收費制度的實施，一種新的采暖方式-地熱采暖孕育而生。地熱采暖全稱為低溫地板輻射采暖， 是以不高于60℃的熱水為熱媒，在加熱管內循環流動，加熱地板，通過地面以輻射和對流的傳導方式向室內供熱的供暖方式。地熱采暖系統以其舒適、衛生、不占房間使用面積、節能、低噪音、便于分戶計量等優點被廣大消費者認可，在工程實踐中得到越來越廣泛的應用。地熱采暖節省能源，技術成熟，熱效率高，是科學、節能、保健的一種采暖方式。由于它與傳統的供暖方式不同，造成了在設計和施工中出現了一些問題。不過按照目前的發展形式，地熱采暖所存在的諸多問題都可以經過產品的研發和更新而得到改善，并且單純從居住舒適度的角度來講，地熱采暖的優勢遠遠大于傳統散熱器采暖，所以未來隨著科技水平的不斷提高，地采暖必然會逐步取代散熱器采暖而成為主要供暖方式。

【關鍵詞】：低溫地板輻射供暖系統 設計 問題分析

1.緒論

隨著國民經濟的高速發展和城鎮居民生活水平的不斷提高，人們對室內環境質量有了更高的要求，即空氣的清新衛生，溫度舒適宜人等，加之能源結構的調整，建筑節能以及按戶計量供暖收費制度的實施，一種新的采暖方式——低溫熱水地板輻射供暖（簡稱地熱采暖）孕育而生。此技術誕生于國外三、四十年代，興起于七十年代。而我國是在八十年代才引進此技術，特別是隨著“以塑代鋼”技術的發展，使得地熱采暖技術日益完善，成為一種具有發展前途的新型采暖方式。地熱采暖是將熱水管道埋設在房間內部地面內的供暖系統。該系統以整個地面作為散熱面，地板在通過對流換熱加熱周圍空氣的同時，還與四周的圍護結構和人體進行輻射換熱，從而達到供暖效果，其輻射換熱量約占總換熱量的50%。

地熱采暖以其舒適、衛生、不占房間使用面積、節能、低噪音、便于分戶計量等優點被廣大消費者認可，隨著塑料工業的飛速發展，地熱采暖的主要材料，加熱管價格一直下降，使低溫熱水地板供暖系統造價已接近甚至低于常規散熱器采暖系統。由于它與傳統的供暖方式不同，造成了在設計和施工中出現了一些問題，本文將對地板輻射供暖中經常出現的一些問題進行分析說明。

2.設計中存在的問題

2.1熱負荷計算的問題

地板輻射供暖系統是以地板內盤管經地面向室內散熱，由于受到地板裝飾層厚度、材料以及地面上布置的一些家具的影響，提高了傳熱熱阻，大大降低了盤管的散熱量，當地板裝飾層導熱系數為1W/m·℃時，地板表面平均溫度為25.98℃，而當導熱系數為0.1 W/m·℃時，地板表面平均溫度為23.87℃，也就是說，導熱系數相差10倍，地板表面平均溫度相差超過2℃。地板表面溫度的均勻性也受到影響，導熱系數為1 W/m·℃時，地面最大溫差為2.79℃，導熱系數為0.2和0.3 W/m·℃時，地面最大溫差達到4.1℃。同時地板裝飾層的厚度越小，地板表面的平均溫度就越高，但均勻性很差；厚度越大，地板表面的平均溫度將會降低，同時均勻性得到了加強。地面散熱量則隨著厚度的增加而有所下降，但下降的數額較少。因此，在確定熱負荷時要適當考慮這些因素的影響。另一方面，由于地板輻射供暖是在輻射強度和溫度的雙重作用下對房間進行供暖，形成較合理的室內溫度場分布和熱輻射作用，可有2～3℃的等效熱舒適度效應，因此供暖熱負荷計算宜將室內計算溫度降低2℃，或取常規對流式供暖方式計算供暖熱負荷的90～95%，也就是說，可以適當降低建筑物熱負荷。另外，對于采用集中供暖分戶熱計量或采用分戶獨立熱源的住宅，應考慮間歇供暖、戶間建筑熱工條件和戶間傳熱等因素，房間的熱負荷計算應增加一定的附加量。因此，在設計計算熱負荷時應對以上問題綜合加以考慮，確定符合工程實際的建筑熱負荷。

2.2低溫地板輻射供暖系統工程做法的選擇

目前，在地面板體結構鋪設方面，工程中普遍采用的形式為填埋式，也稱傳統型濕式做法。即在鋼筋混凝土樓板基層上先以水泥砂漿找平，然后鋪設厚度不小于20mm的高密度發泡或擠出型泡沫塑料板（板上部復合一層鋁箔），在鋁箔層上鋪裝通以熱水的盤管，并以塑料卡釘將盤管與保溫層固定在一起，最后澆筑40～60mm厚的豆石混凝土作為填充層，地面裝飾層則根據用戶的要求在填充層上鋪設地磚、花崗巖板或木地板等。這種做法有其自身許多優點，但工程實踐中也看到它存在的不足和局限。例如：維修困難；初投資偏高；對高層建筑加大樓板結構負荷；在許多家庭裝修中采用木地板，鋪設龍骨時受限等。

另外一種做法稱為干式低溫熱水地板輻射采暖系統。此干式做法是將加熱盤管置于基層上的保溫層與帶龍骨的架空木（竹）地面裝飾層之間無任何填埋物的空腔中，它可以用來克服濕式做法中存在的不足，因為它不必破壞地面結構，尤其適用于將現有住宅改造成地板采暖形式。

2.3絕熱層的選擇

“低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程”對采用聚苯乙烯泡沫塑料做為絕熱層時提出了厚度要求，并注明當采用其他絕熱材料時，宜按等效熱阻確定其厚度。

3.施工中存在的問題

地板輻射供暖系統設計是很重要的環節，但是施工過程也不容忽視，在地板輻射供暖系統施工中應特別注意以下幾點：

3.1塑料盤管的試壓及排水

塑料盤管敷設完進行填充層施工時，施工現場不宜其他專業進行交叉施工，不得對敷設管道進行碰撞及踩踏，在混凝土填充層施工及養護過程中管道必須保持不小于0.4Mpa的水壓并檢查壓力表指示情況，防止管道被施工損壞。需要注意的是，養護完成后應再次進行系統水壓試驗，根據填充層及管道充壓及系統試壓情況應辦理二次隱蔽驗收手續。隱檢內容應寫明保護層材質、厚度和管道充壓情況。目前有些施工項目僅在塑料管固定完畢后進行水壓試驗，完成一次隱蔽工程的中間驗收，而忽視了二次隱蔽驗收程序，這種做法是不正確的。

3.2在加熱盤管的上部和下部宜布置鋼絲網

為了減少無效熱損失，在加熱盤管下面及外墻周邊均敷有絕熱層，絕熱層一般選用聚苯乙烯泡沫塑料。為了增強絕熱材料的整體強度，并便于安裝和固定加熱管，在施工過程中，在絕熱層表面要鋪設一層鋼絲網。另外，從工程實踐來看，布管處散熱相對較強，而管與管之間散熱較弱，為了減小這種強弱明顯的散熱效果，宜在加熱盤管的上部敷設一層鋼絲網，以均衡地板表面的散熱。同時，加設鋼絲網還可增強地板的抗裂性。

4.結束語

4.1相同氣象條件下，地板輻射供暖比現行散熱器供暖房間的墻體內表面溫度高，容易獲得較高的人體熱感覺PMV值。因此，可以在較低的溫度下，達到采用現行供暖溫度和普通散熱器供暖時同樣的室內熱舒適程度。

4.2在保證了人體熱舒適感不變的條件下本文建議：可將采用地板輻射供暖房間的供暖溫度降低。由此帶來的節能效益可達11.4%。與節能50%的目標相比，這是一種可觀的節能收益。

4.3采用地板輻射供暖時，本文針對節能型建筑通過基本理論估計而得出的降低供暖溫度2℃的建議，在實際應用中應視地區氣候而異，其具體值必須在人工氣候室內通過多人次的人體舒適性實驗來確定。由于輻射供暖板型式的多樣性和敷設方式的不同，其應用效果尚有待于大量工程實踐的檢驗。