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【摘 要】在介绍低温热水地板辐射采暖系统特点的基础上, 分别从热负荷计算、热力计算、水力计算和加热管布置 4 方面阐述了采暖系统设计的全过程。同时, 介绍了低温热水地板辐射采暖系统的施工工序, 指出了施工中的关键环节, 并对设计与施工中经常出现的问题进行了讨论。
【关键词】地板辐射采暖;低温热水;设计;施工
近年来, 随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高, 传统的采暖方式和设备已不能满足人们对环境质量的要求以及建筑节能的需要。由于比传统的散热器采暖具有先进性、安全性、节约能源等优点, 低温热水地板辐射采暖目前已经得到了广泛的应用。与传统的采暖方式相比,低温热水地板采暖具有热性能稳定、室温均匀、舒适、节能、管理方便等特点, 已被广泛应用于别墅、住宅、游泳馆等场所。本文分别从系统特点、设计计算、实际施工和存在问题等方面, 对低温热水地板辐射采暖系统进行详细的分析讨论。
１．低温热水地板辐射采暖的特点
低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面作为辐射面进行采暖的系统。
(1)高效节能。热媒温度低,可以充分利用各种热源及余热水; 在建立同样舒适条件的前提下,室内采暖设计温度可降低2℃, 从而节约能源;辐射供暖方式比对流供暖方式热效率高, 所以与传统散热器采暖相比, 地板辐射采暖一般能节能20%～30%。
(2)舒适。热量由下向上传递, 室内地面温度均匀, 温度梯度合理, 使人有头凉脚热的舒适感。
(3)热稳定性好。地板辐射采暖由于有较厚的混凝土、砂浆层作为蓄热结构, 系统蓄热能力强、热稳定性好。即使在间歇供暖的条件下, 房间内的温度也不会有较大波动。
(4)不占用使用面积。室内取消了散热器及其支管, 增加了使用面积, 便于装修和家居布置。
2.低温热水地板辐射采暖的设计
2．1热负荷计算
低温热水地板辐射采暖系统能够减少房间上部的无效耗热量, 因此, 在相同的舒适性条件下, 辐射采暖房间比对流采暖房间节省建筑物的耗热量。通常包括两种方法: 一是将对流式采暖系统的总热负乘以0.9～0.95 的修正系数, 另外一种是将室内计算温度取值降低2℃进行计算。
2.2热力计算
2.2.1地板散热量
地板辐射采暖的散热量与热水的平均温度、室内温度、加热管材质、管径与间距、覆盖层的厚度与热阻等因素有关。它包括辐射散热量和对流散热量两部分, 计算公式如下:
q=q+q (2)
q=5×10[(t+273)-(t+273)] (3)
q=2.13(t-t) (4)
式中: q—单位地面面积的散热量(W/m);q—单位地面面积辐射传热量(W/m);q—单位地面面积对流传热量(W/m);t—地表面平均温度(℃);t—室内非加热表面的面积加权平均温度(℃);t—室内计算温度(℃)。
2.2.2加热管平均间距
首先, 计算覆盖层材料的导热系数:
λ=∑δ/∑δ/λ (6)
式中: λ—覆盖层材料的导热系数[W/(m·℃) ];δ—各覆盖层材料厚度(m);λ—各覆盖层材料的导热系数[W/(m·℃) ]。
然后, 计算加热管平均间距:
A=-B (7)
式中: A—加热管间距(m) ;K—辐射地板传热系数[W/(m·℃) ] ;B—覆盖层厚度(m) 。
2.3水力计算
低温热水地板辐射采暖系统的管路一般采用分集水器与管路系统连接。对于住宅建筑, 用户可以根据个人需要进行分室调节控制, 便于分户热计量。系统管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力两部分。
由于埋设管道很难做出坡度, 为了防止管内空气聚集形成气塞, 一般要求水流流速不宜低于0.25m/s。但水流流速也不可过高, 常用的水流速为0.25～0.5m/s。
2.4加热管布置
根据房间的热工特性和保证温度均匀的原则,地板辐射采暖系统的加热管布置方式可分为回折型、平行型、双平行型3 种。
由于回折型是高温管、低温管相间布置, 易于形成均化效果, 故在实际工程中采用的最多。但对于面积较小的厨房、卫生间等, 多采用平行型和双平行型。
3.低温热水地板辐射采暖的施工
3.1系统安装施工程序
低温热水地板辐射采暖系统的施工工序如下所示:
(1)楼面标高找平。
(2)清理楼面基层, 找平。
(3)铺设保温板。
(4)铺设加热管, 调整管距, 固定管材。
(5)安装分集水器。
(6)管道和分集水器闭合, 边角保温, 打压实验。
(7)浇注混凝土填充层, 再次试压检查, 实验合格后做地面面层。
3.2施工要点
(1)基层处理。在铺设保温板前需将地面凸处剔掉、凹处抹平, 沙土、碎石清理干净, 保持地面平整无任何杂物。
(2)管道安装。在管道安装过程中, 管道、保温层等决不能脚踩车压, 并防止任何损伤。
(3)管道试压。管道装好以后, 以0.16MPa 表压试表, 24 小时内无渗漏方可填充豆石混凝土。
(4)伸缩缝设置。当地面面积超过30m2或边长超过6m 时, 应按不大于6m的间距设置伸缩缝,缝宽不应大于8mm,伸缩缝宜采用高发泡聚乙烯泡沫塑料填充。
(5)供水试运行。经过两次试压合格, 填充层无大面积开裂现象,说明施工质量合格, 可进行系统调试。供水应缓慢升温, 先将水温控制在25～30℃范围内运行24h, 然后继续升温, 升温不超过5℃/次, 直至达到设计温度;在设计水温条件下继续运行24h, 并调节每一环路水温达到正常范围。
4.问题与讨论
(1)由于低温地板辐射采暖由地板面层向室内散热, 因此, 容易引起填充层、找平层、混凝土层的收缩, 产生应力效应, 有时甚至会导致地面层的轻微开裂。
(2)地面层材料和室内家居布置对地板的遮挡, 会影响室内的采暖效果。
5.结语
低温地板辐射供暖是一种极具发展前途的供暖方式，与传统的供暖方式相比，以其独特的优点而被广大消费者认可，在工程实践中得到越来越广泛的应用。但其缺点也较为明显，主要表现为设计精密、施工程序复杂和维修破坏大等，一定程度上使部分消费者有所顾虑。推广这种深具发展前途的供暖技术就需要尽可能发挥其优点，弥补其不足、避免无谓的返工、维修等，而这些从根本上都需要我们建筑业同行们共同努力，在工程设计中，尤其是在施工过程中严格（遵守施工程序，加强保护，精益求精，提高工程质量。 [科]
【参考文献】
［１］地面辐射供暖技术规程(JGJ142-2004)[s].北京:中国建筑工业出版社,2004．
［２］樊小爱.低温热水地板辐射采暖技术的应用[J].科技情报开发与经济,2005,15(7):156-158．
［３］张宝军,陈晓锋,范志勇等.低温热水地板辐射采暖施工要点与能效分析[J].西安航空技术高等专科学校学报,2007,25(5):41-43．
【关键词】地板辐射采暖;低温热水;设计;施工
近年来, 随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高, 传统的采暖方式和设备已不能满足人们对环境质量的要求以及建筑节能的需要。由于比传统的散热器采暖具有先进性、安全性、节约能源等优点, 低温热水地板辐射采暖目前已经得到了广泛的应用。与传统的采暖方式相比,低温热水地板采暖具有热性能稳定、室温均匀、舒适、节能、管理方便等特点, 已被广泛应用于别墅、住宅、游泳馆等场所。本文分别从系统特点、设计计算、实际施工和存在问题等方面, 对低温热水地板辐射采暖系统进行详细的分析讨论。
１．低温热水地板辐射采暖的特点
低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面作为辐射面进行采暖的系统。
(1)高效节能。热媒温度低,可以充分利用各种热源及余热水; 在建立同样舒适条件的前提下,室内采暖设计温度可降低2℃, 从而节约能源;辐射供暖方式比对流供暖方式热效率高, 所以与传统散热器采暖相比, 地板辐射采暖一般能节能20%～30%。
(2)舒适。热量由下向上传递, 室内地面温度均匀, 温度梯度合理, 使人有头凉脚热的舒适感。
(3)热稳定性好。地板辐射采暖由于有较厚的混凝土、砂浆层作为蓄热结构, 系统蓄热能力强、热稳定性好。即使在间歇供暖的条件下, 房间内的温度也不会有较大波动。
(4)不占用使用面积。室内取消了散热器及其支管, 增加了使用面积, 便于装修和家居布置。
2.低温热水地板辐射采暖的设计
2．1热负荷计算
低温热水地板辐射采暖系统能够减少房间上部的无效耗热量, 因此, 在相同的舒适性条件下, 辐射采暖房间比对流采暖房间节省建筑物的耗热量。通常包括两种方法: 一是将对流式采暖系统的总热负乘以0.9～0.95 的修正系数, 另外一种是将室内计算温度取值降低2℃进行计算。
2.2热力计算
2.2.1地板散热量
地板辐射采暖的散热量与热水的平均温度、室内温度、加热管材质、管径与间距、覆盖层的厚度与热阻等因素有关。它包括辐射散热量和对流散热量两部分, 计算公式如下:
q=q+q (2)
q=5×10[(t+273)-(t+273)] (3)
q=2.13(t-t) (4)
式中: q—单位地面面积的散热量(W/m);q—单位地面面积辐射传热量(W/m);q—单位地面面积对流传热量(W/m);t—地表面平均温度(℃);t—室内非加热表面的面积加权平均温度(℃);t—室内计算温度(℃)。
2.2.2加热管平均间距
首先, 计算覆盖层材料的导热系数:
λ=∑δ/∑δ/λ (6)
式中: λ—覆盖层材料的导热系数[W/(m·℃) ];δ—各覆盖层材料厚度(m);λ—各覆盖层材料的导热系数[W/(m·℃) ]。
然后, 计算加热管平均间距:
A=-B (7)
式中: A—加热管间距(m) ;K—辐射地板传热系数[W/(m·℃) ] ;B—覆盖层厚度(m) 。
2.3水力计算
低温热水地板辐射采暖系统的管路一般采用分集水器与管路系统连接。对于住宅建筑, 用户可以根据个人需要进行分室调节控制, 便于分户热计量。系统管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力两部分。
由于埋设管道很难做出坡度, 为了防止管内空气聚集形成气塞, 一般要求水流流速不宜低于0.25m/s。但水流流速也不可过高, 常用的水流速为0.25～0.5m/s。
2.4加热管布置
根据房间的热工特性和保证温度均匀的原则,地板辐射采暖系统的加热管布置方式可分为回折型、平行型、双平行型3 种。
由于回折型是高温管、低温管相间布置, 易于形成均化效果, 故在实际工程中采用的最多。但对于面积较小的厨房、卫生间等, 多采用平行型和双平行型。
3.低温热水地板辐射采暖的施工
3.1系统安装施工程序
低温热水地板辐射采暖系统的施工工序如下所示:
(1)楼面标高找平。
(2)清理楼面基层, 找平。
(3)铺设保温板。
(4)铺设加热管, 调整管距, 固定管材。
(5)安装分集水器。
(6)管道和分集水器闭合, 边角保温, 打压实验。
(7)浇注混凝土填充层, 再次试压检查, 实验合格后做地面面层。
3.2施工要点
(1)基层处理。在铺设保温板前需将地面凸处剔掉、凹处抹平, 沙土、碎石清理干净, 保持地面平整无任何杂物。
(2)管道安装。在管道安装过程中, 管道、保温层等决不能脚踩车压, 并防止任何损伤。
(3)管道试压。管道装好以后, 以0.16MPa 表压试表, 24 小时内无渗漏方可填充豆石混凝土。
(4)伸缩缝设置。当地面面积超过30m2或边长超过6m 时, 应按不大于6m的间距设置伸缩缝,缝宽不应大于8mm,伸缩缝宜采用高发泡聚乙烯泡沫塑料填充。
(5)供水试运行。经过两次试压合格, 填充层无大面积开裂现象,说明施工质量合格, 可进行系统调试。供水应缓慢升温, 先将水温控制在25～30℃范围内运行24h, 然后继续升温, 升温不超过5℃/次, 直至达到设计温度;在设计水温条件下继续运行24h, 并调节每一环路水温达到正常范围。
4.问题与讨论
(1)由于低温地板辐射采暖由地板面层向室内散热, 因此, 容易引起填充层、找平层、混凝土层的收缩, 产生应力效应, 有时甚至会导致地面层的轻微开裂。
(2)地面层材料和室内家居布置对地板的遮挡, 会影响室内的采暖效果。
5.结语
低温地板辐射供暖是一种极具发展前途的供暖方式，与传统的供暖方式相比，以其独特的优点而被广大消费者认可，在工程实践中得到越来越广泛的应用。但其缺点也较为明显，主要表现为设计精密、施工程序复杂和维修破坏大等，一定程度上使部分消费者有所顾虑。推广这种深具发展前途的供暖技术就需要尽可能发挥其优点，弥补其不足、避免无谓的返工、维修等，而这些从根本上都需要我们建筑业同行们共同努力，在工程设计中，尤其是在施工过程中严格（遵守施工程序，加强保护，精益求精，提高工程质量。 [科]
【参考文献】
［１］地面辐射供暖技术规程(JGJ142-2004)[s].北京:中国建筑工业出版社,2004．
［２］樊小爱.低温热水地板辐射采暖技术的应用[J].科技情报开发与经济,2005,15(7):156-158．
［３］张宝军,陈晓锋,范志勇等.低温热水地板辐射采暖施工要点与能效分析[J].西安航空技术高等专科学校学报,2007,25(5):41-43．