淺談地熱采暖技術

劉玉花

【摘 要】目前，地熱采暖已成為了我國居住樓宇的主要采暖手段。地熱采暖與傳統采暖方式相比，具有節省空間、節約能源、溫度均衡、衛生防塵、費用低廉、防噪音等優點。筆者就地熱采暖技術的概念、發展起源、工作原理及特點優勢等進行了簡要的分析和探究。

【關鍵詞】地熱采暖；技術；特點；分析

世界能耗的36%為建筑能耗，我國的建筑能耗占社會總能耗的30%，與工業發達國家相比差距還很大。造成建筑能耗大的原因主要有兩個。第一是圍護結構的熱工性能差造成了能源的浪費，第二是供暖、供冷技術落后造成了能源供應的增加。傳統的散熱器供暖方式已不能滿足居住者日益提高的生活要求，節能、環保、提高居住環境質量是發展供暖方式的方向，地板輻射采暖無疑是熱舒適度最好的一種供暖方式，地板采暖是把耐熱管材埋設在地板內，以低溫熱水加熱地板，再通過地板以輻射為主的方式加熱室內空間的技術。

1 地熱采暖技術的的起源和發展

低溫地板輻射采暖并不神秘，早在公元前1300年，土耳其王族的宮殿中就有了地板輻射采暖的雛形，公元前80年著名的古羅馬浴室中地板輻射采暖以“火地”的形式出現，我國東北地區沿用至今的火炕也是應用了地板輻射采暖的原理。而真正的低溫地板輻射采暖技術開始于20個世紀30年代，興起于西方發達國家，尤其是20世紀70年代，低溫地板輻射采暖技術就在歐美、韓、日等地得到迅速發展，工藝也從原始的煙道散熱火炕式采暖發展成為以現代材料為熱媒的地面輻射供暖。據不完全統計，韓國約85%的住宅建筑安裝了地暖系統，加拿大為65%、瑞士為48%、德國為41%。地暖在我國尚屬新型技術，因其經濟、節能、舒適等一系列優越性得到迅速推廣，僅東北、華北地區地暖應用工程每年就以平均1500萬平方米的速度遞增。

2 地熱采暖概念及工作原理

地熱采暖全稱為低溫地板輻射采暖，又叫地暖。低溫熱水地板采暖是以整個地面作為散熱器，以不高于60℃的低溫熱水為熱媒，通過在地板結構層內鋪設管道，并給管道內注入40～60℃的低溫熱水在管內循環流動，加熱地板，通過地面以輻射和對流的熱傳導方式向室內供熱，使表面溫度上升20～29℃左右。這種地熱供暖無需在室內布置散熱器，空氣溫度由下而上散發，符合人體采暖的生理習慣，十分舒適，且具有室內溫度分布均勻、舒適性好、節約能源、少占室內的有效空間，便于布置家俱等優點。早在20世紀70年代，低溫地板輻射采暖技術就已在歐美日韓等地迅速發展，經時間和使用驗證，低溫地板輻射采暖技術成熟，熱效率高，節省能源，是一種科學、節能、保健的采暖方式。

地板輻射供暖是一種先進的供暖方式，其工作原理是往鋪設的地板或地磚下的采暖管環路通入循環熱水或直接鋪設發熱電纜，從而加熱整個地板，熱量主要通過大面積的地面以輻射的方式向地板以上的空間溫和而均勻散發，使人體感受到熱照和空氣溫度的雙重熱作用。

低溫地板輻射采暖是在室內的地面下鋪設管道，通過管道內熱水循環將地面加熱到一定溫度，再由地面均勻地向室內輻射熱量，同時在冷熱空氣的比重差作用下，產生了空氣的自然對流現象，從而創造出具有理想溫度分布的室內熱微氣候，使室內環境達到人體感官最舒適的狀態。

地熱采暖原理較為簡單，安裝技術要求門檻不高，但畢竟地暖是門系統工程，除了設備本身外，還要考慮家居設計、使用效果和后期維護等各種需求。地熱采暖分水地暖和電地暖，兩種工作原理基本類似，但使用材料和使用效果不同。水地暖是種低溫輻射采暖，溫度較為均勻，較電地暖更為舒適；電地暖安全事故較高，后期維護比較麻煩。因此，在地暖安裝過程中要倡導規范施工，做到盡善盡美，免去后顧之憂。

3 地板采暖技術的優勢

3.1 地板材料的蓄熱使得熱穩定性較好

地板供熱管的上部一般有30～50mm厚度填充保護層，熱容量大，樓板也比散熱器供暖系統的蓄熱量大，因此這種供熱方式具有熱穩定性較好的優勢，即使關閉熱水閥門降低供水溫度，填充層的材料蓄熱量可使室溫保持較長時間。而暖氣片供暖一旦關閉暖氣閥門，室溫會很快降低。應用實踐表明，地板輻射供熱的蓄熱也是具有一定的節能效果。

3.2 地板供暖便于實現分戶熱計量

地面輻射供暖的分室溫度控制，要求環路設計，按房間單獨布置，分集水器上每個支路設流量調節閥，使每個房間都能達到設計要求流量，從而避免了管長一致，流量一致及超出設計流量造成的過熱浪費現象，適應了熱供應方式的變革，達到按需供給，實現行為上節能。

3.3 層高附加熱損失小

采取地面輻射供暖時室溫在室內垂直方向的變化規律，地表面溫度接近30℃，輻射供暖地面的溫度高于空間溫度，由于上部空間溫度偏低，因而大大降低了上部空間向外的無功熱損失。對于一般的建筑工程，這部分的損失不是很明顯，但是對于層高大的建筑空間，節能效果明顯。

3.4 降低室內設計溫度節省能耗

輻射供熱不同于對流供熱的一點就是并非直接加熱室內的空氣，利用低溫熱水地面輻射供熱方式供暖時，熱量主要以輻射形式傳送，輻射散熱量占總散熱量 60%以上，這種傳送方式直接迅速，熱量不需要通過任何介質便可傳給供熱對象，提高了熱效率，室內設計溫度可以比其他供暖形式降低2～3℃，因此地板供熱可以用較低的室內設計溫度得到散熱器較高室內設計溫度相同的供暖效果。有關技術資料顯示，室內設計溫度的降低，意味著室內供暖熱負荷的降低，如室內溫度降低1℃，可節能近10%。

3.5 避免安裝散熱器的局部無效熱損失

通常是散熱器沿外墻布置在窗臺下，在墻內壁附近形成的上升熱氣流，會影響從窗戶滲入室內下降的涼空氣，并使窗表面的溫度有一定提高。這種供暖方式往往使散熱器背面的墻體溫度明顯升高，經測試約10%的熱量往往會通過外墻無味的損失浪費掉，而地板輻射供熱不存在這樣大的損失。

4 地板采暖技術的發展前景

地板采暖在我國起步較晚，與發達國家相比，發展速度緩慢。我國地板采暖面積占全國總采暖面積比例甚小。我國人口眾多，地域廣闊，有2/3的人口居住在采暖區域內。有些地域采暖時間長達5個月，最長的可達210天。特別是在當今建設資源節約型、環境友好型社會的旗幟下，地熱地板采暖的推廣應用，不僅能改善居住環境，提高生活質量，也是采暖方式的一次變革。節能建筑為利用地板輻射采暖提供了有利條件。節能建筑倡導低能耗，房間面積適度、維護結構耗量很小，所以地板輻射采暖用于節能建筑，更顯示出其優越性，是一種具有發展前途和推廣價值的采暖方式。

5 結語

總而言之，作為一種建筑節能技術，低溫地板輻射采暖技術以其舒適衛生、節能保健、熱穩定性好、維護使用方便、節約室內面積等優點深得人們的喜愛，且在工程界得到廣泛應用。

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[責任編輯：劉帥]