低溫熱水地板輻射采暖系統設計

孫羽

【摘要】本文對于低溫熱水板輻射采暖系統的發展歷史以及原理進行了介紹，闡述了地板輻射采暖房間熱負荷的設計方法;探討了地板輻射采暖系統的設計步驟;并就大家十分關心的水力工況穩定性、系統造價、加熱管壽命、技術措施、應用場合等問題等進行了分析與討論。這對于地板輻射采暖系統的設計具有一定的參考價值。

【關鍵詞】低溫;熱水地板;輻射;采暖系統

一、引言

隨著經濟的發展，人民生活水平不斷提高，人們對室內的環境質量提出了更高的要求。低溫熱水地板輻射采暖系統衛生條件好，可供選擇的熱源廣泛，能夠為人們營造一個舒適的熱環境，是一種較理想的采暖方式。低溫熱水地板輻射采暖技術，早在20世紀二、三十年代國外就已開始應用，到了七十年代發達國家已開始廣泛應用。我國也在五、六十年代就有科研人員開始了此項技術的開發與研究工作，并在人民大會堂、華僑飯店等項目中進行了應用。

改革開放以來，地板輻射采暖技術發展迅速，1985年我國吉林省延邊地區從韓國引進了此項技術;1987年在河北省石家莊會議大廈引進了芬蘭交聯聚乙燃管地板采暖設備。最近，隨著國家“以塑代鋼”產業政策的推廣，低溫熱水地板輻射采暖技術的發展進人了“快車道”。為了使低溫熱水地板輻射采暖工程做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量、迫切需要從材料、施工、驗收、特別是設計等各個環節加以規范化和嚴格控制。

二、加熱管的選擇

本文所研究的低溫熱水地板輻射采暖系統的原理，就是將加熱管道埋于地面下面的混凝土中，然后將其中注入40～50攝氏度的熱水使其不斷的循環和流動，在水循環流動的過程中不斷的加熱整個地面，使得地板表面的溫度上升到25～29攝氏度左右，接著通過相應地板輻射向室內進行供暖。所以在整個環節中低溫熱水地板輻射采暖系統對于加熱管材質的要求較高，要有一定的使用年限的要求，承受溫度的要求以及水所形成的壓力的要求，對于加熱管內流動的水質的要求以及施工方面的技術和經濟型要求等幾個方面，總結來看對于加熱管的選擇應該要滿足以下幾個方面的要求：

（一）管道應該具有一定的長期耐靜液壓強的能力，并且一般在這種物理條件下使用壽命應該不低于50年。

（二）管理在使用的過程中其本身的材質有可能會發生氧化、老化，所以其應該具有一定的抗氧化老化的能力。

（三）管道其中流動的是熱水，熱水的溫度有一定的范圍，在對水進行加熱的過程難免的會發生溫度的波動所以管道應該在一定的溫度范圍正常工作。

（四）此外管道還應該具有良好的導熱性能、氣阻隔性、化學性質、物理性質等。

在工程中較為常用的低溫熱水地板輻射系統的采暖管包括XPAP管、PB管、PE-X管以及PP-R管道等，上述的幾種管道均能夠滿足系統中地板輻射采暖的要求，在上述的幾種管道中PE-X和BP管具有比其他兩種管道更佳的性能，結合工程實踐的經濟性來考慮，本文在采暖系統設計的過程中采用了PE-X管。

三、采暖熱負荷的計算

地板輻射采暖與一般散熱器對流采暖方式相比，熱工特性有許多區別。為簡化計算，可在對流采暖方式熱負荷計算的基礎上，進行一些必要的修正和調整。

由于房間敷設了采暖地板，不存在室內空氣通過地面或地板向外的傳熱，因此，不應計算此部分圍護結構熱損失。由于地板輻射采暖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，室內計算溫度與對流采暖相比可降低2℃。

在采用集中采暖分戶熱計量或分戶獨立熱源的住宅，存在部分房間間斷采暖或較大幅度調節室溫的可能性，除需考慮熱源條件因素外，還應考慮戶間的傳熱負荷和較無分戶熱計量更為突出的間歇采暖因素。

四、注意問題

在采暖系統設計的過程中為了有效的保護導熱管以及獲得較為合理的溫度分布場，在導熱管道中水的溫度一般不應當超過60℃，并且供水系統的溫差應該保持在10℃以內。在設計的過程中要考慮到對于室內地面溫度的控制以使得室內居住的人員有一個良好的適應性。在加熱選擇的過程中盡量選擇具有彎曲形狀的導熱管，且導熱管彎曲的半徑越大那么越有利于施工，這種彎曲的導熱管在實際的工程中應用非常的廣泛。并且為了排除導熱管內部所存在的空氣，那么對于導熱管的水流速度也有一定的要求，流動的速度應該控制在0.25m/s，并且在計算速度的過程中要考慮到沿途的管壁阻力的影響。一般來講在管道內部沿途的阻力值應當在原來基礎阻力的基礎上增加20%到30%，這樣才能夠精確來計算得到相應的速度值。

五、問題與討論

（一）由于低溫熱水地板輻射采暖具有舒適衛生、高效節能、保溫隔音、熱穩定性好、壽命長、不占用室內面積等優點，因此，可廣泛應用于居住建筑、醫院、別墅、賓館、游泳館、寫字樓、銀行、幼兒園、超市、博物館、動物園、植物園，也可用于保持冬季足球場草坪，道路融雪等，還可用于溫室、花房、養魚池等場所。

（二）從現行地板輻射采暖加熱管老化試驗數據中看到，其壽命為50年，但我們國內還沒有50年的實際工程經驗。韓國現在有一部分工程已改用銅管作為加熱管，這對我們是有益的啟示。

（三）低溫熱水地板輻射采暖系統，由于其供回水溫度低，溫差又小，水力工況比較穩定，即是垂直距離相差28m（10層樓），其自然作用壓頭也只有103Pa左右，因此，不必擔心采用雙管采暖系統會產生水力失調問題。

（四）由于地板輻射采暖系統的環路長、管徑細、熱媒流速大，所以，加熱管的阻力很大，

一般達到104～3×104Pa。

六、結束語

本文對于低溫熱水地板輻射采暖系統進行了研究，隨著我國經濟的飛速發展，人們對于生活質量要求越來越高，傳統的集中供暖和地暖采暖的方式由于存在很多的弊端已經不能滿足人們對于居住環境的要求了，基于此文對上述采暖技術進行研究，包括該技術的原理、發展歷史，然后對于系統設計過程中導熱管的選擇以及熱負荷的計算方式和系統設計過程中應該注意的問題進行了一一介紹，為我國采暖系統的發展提供了一定的技術儲備和基礎。為低溫熱水地板輻射采暖技術在我國的應用普及提供了理論上的支持和技術的支撐。

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