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地热采暖的设计及施工探析
丁雷 宋文茂
1. 丹东市民用建筑设计研究院有限公司 辽宁省丹东市 118000
2. 辽宁省城市建筑设计院辽宁省沈阳市 110032
摘要：地热采暖系统在我国的发展起步较晚，而且与传统的采暖技术相比，地热采暖的设计与施工要求更加复杂，其设计与施工技术还难免存在很多实际问题。本文首先分析了地热采暖的优势，然后详细阐述了地热采暖和设计和施工要点。
关键词：地热采暖；设计；热负荷；管材；铺设
中图分类号：S611文献标识码： A
一、地热采暖优势分析
由于地熱采暖减少了常规采暖方式总暖气所占空间面积，可节省使用面积6.10%。以l00平方米的居室为例，传统采暖方式的暖气将占用6-10平方米的居住面积，加上专修暖气的材料及人工费，这将是一部不小的开支。同时由于房间内沿高度方向向上温度分布均匀，温度梯度小，减少了无效热损失。地热供暖房间设计温度可比装暖气片方式低2-3℃，却能获得同样的舒适感，从而起到减少供热量，节约能源的作用。同时，由于低温传送，故热量损失小。地热采暖避免了传统外墙仅能布置有限数量的暖气片及举架高的因素造成的热空气上升，上热
下冷的情况，既能保证室温，又能使室内温度分布均匀。种种优势决定了地热采暖方式将成为今后居住暖通工程发展的的必然。
二、地热采暖的设计要点
（一）地热采暖暖通工程设计基本原则
1、地热采暖系统的设计依据与主要技术参数分析
地热采暖技术在我国的应用仅仅几年时间，其设计要求较传统散热器系统更加繁杂，设计研究与经验在我国还不成熟。因此对于地热采暖设计的基本原则与依据必须按着国家规范进行。设计是良好施工的基础，设计的合理与否直接关系和影响其他工作的顺利进行与质量水平。在进行地热暖通系统设计时必须严格按照《采暖通风及空气调节设计规范》、《实用供热设计手册》、《民用建筑节能设计规范》、《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》、《建筑给排水与采暖工程施工质量验收规范》、低温热水地板辐射供暖系统施工安装》的相关规定结合工程实际情况进行，同时根据工程实施地点进行合理计算。1
2、地热采暖设计工作流程分析
为了更好的对施工项目地热采暖系统进行设计，其设计也必须按照一定的流程进行，以保证设计的合理性及可行性，避免漏下必要的技术参数导致设计缺陷。
首先进行初步设计，根据建筑施工图及相关数据，计算建筑物的热负荷。然后与建筑其他相关专业协调地热系统设计的相关问题，最后确定分水器的位置。
其次，进行系统的设计:通过计算建筑物有效散热面积、计算建筑物的有效热负荷、地热的系统水力计算、其他设备选择计算，最终确定系统的相关数据，进行设计。然后根据上述数据进行施工图纸设计，施工图纸设计是一个至关重要的环节。首先根据系统计算得出相关参数:如地面饰层的材料热阻、热源的供水情况、室内设计温度、有效散热面积，来确定加热管的间距。然后根据房屋的结构分布和分水器位置，确定管路的最佳走向，绘制地热盘管图，地热管线长度一般不宜超过100m，最长不可超过120m。设计力求分室控制。
再次要熟悉和了解各种材料的性能与特点，努力作到设计与施工相结合，减少具体施工的难度，指导施工，利于施工。2
（二）地热采暖设计的几点注意事项
在地热采暖工程的具体设计中，我们需要重点注意的部分有热负荷的设计、地热暖通系统的设计、填充层的厚度设计、热量储蓄值的设计等。
1、建筑物的热负荷设计
建筑物的热负荷应该根据楼宇的围护结构中具体的热损失进行计算，在进行具体的地热系统规划与设计时，我们应该充分考虑到地热散热盘管都埋在地板下面，因此地面的热损失暂时可以不考虑，而贴地的家具因为覆盖在地板的表面，有着近乎无穷大的上部热阻，可以将这个面积视为不散热面积，因此室内家具的覆盖率会对室内的采暖的效果产生直接的影响。同时也要密切注意可能出现的房间过热或者超标准热等问题。
2、地热暖通系统的设计
地热暖通系统的设计需要密切注意的是控制好其加热盘管中水的流速，避免出现盘管中因为空气的积聚而造成气塞等现象的出现，影响到采暖系统的正常工作。相同的集配装置，所有环路管在长度上应该尽量地接近，而且每一个环路的阻力也要尽量控制在30Kpa之内。且系统中地热的工作压力应该控制在0.8Mpa之内。
3、填充层的厚度设计
在对地热采暖的填充层进行设计时，我们应该知道，在控制好管间距的基础上，填充层的厚度对采暖温度均匀性的影响是非常明显的，如果擅自增大填充层的厚度会对楼宇的层高和设计荷载产生不小的影响，因此填充层的厚度设计一定要严格按照相关标准执行。3
（三）地热对管材的技术要求
地热所用的管材主要有交联聚乙烯管(PEX)和聚丁烯管(PB)、交联钻塑复合管、改性聚丙烯管(PP-C)，在施工选材时首先要检查供货单位或生产厂提供的产品型号、规格、数量及产品所执行的国家、行业标准、产品质量合格证。
其次，检查到场的管材，要求管材外表面色泽均匀，无气泡、无针眼、脱皮、明显的划痕和其它不良缺陷。管材在运输时，不得抛摔、撞击和化学污染。 贮存时远离热源和油污和化学晶污染地，且仓库通风良好、不宜长时间存放在室外。
其三、所供管件要保证连接可靠、不渗漏、不锈蚀、无缺损、符合国家有关现行标准要求。
三、地热的施工及其它要求
地热采暖是一种有发展前途的供热方式，现在专门承包地热的施工队伍很多、竞争激烈，同时也夹杂着鱼目混珠的问题，一些施工队伍严重缺少或没有专业技术人员，致使盲目进行施工，工程质量无法保证，工程造价无法控制。
(1)施工前应熟悉设计图纸和编制施工方案，对施工人员进行技术交底和技术培训。 并有与土建土序配合的措施。
(2)地热采暖应按地热采暖构造层的顺序进行施工。
①地面平整不得有任何杂物，根据设计要求铺设苯板，苯板应平整牢固(如有防水要求时按要求进行)。
②在苯板上面铺设铝箔板，平整不得起皱折。
③铺设交联聚乙烯管时，环境温度宜在 5℃左右，各房间温度宜用下列数值进行配管。
经常有人停留的地面 24-26℃。
短期有人停留的地面 28-30℃。
无人停留的地面 35-40℃。
系统宜采用同程式系统，加热盘管的布置宜按房间划分组，连接在同一个分(集)水器上的各组加热盘管，其几何长度宜相等，根据每个房间加热管敷设形式进行配管，配管的间距宜为 100-300mm，沿围护结构外墙敷设的加热管距外墙表面宜为 100mm， 每支环路的长度应小于 150m，任何一个环路中间不得有接头，管线弯曲的半径为 10-12倍管外径。如果房间大的一个管做不下来，可以用两根管做一个房间，管线出地面时应设钢套管，当管道安装完后，应设卡钉、卡钉平均间距为 500mm，距拐弯处两边 100mm 处应设卡钉，卡钉安装平稳、牢固。根据房间的大小及房间的进深设膨胀条， 当距外墙处应设宽度 5-8mm的膨胀条，当房间进深 6m 时和房间面积大于 30m2时应设膨胀条。
④热管铺设完毕后，应将环境清扫干净，进行管道试压后。在充填砼前管道内应通人 0.6MPa 压缩空气，其目是在打砼的过程中，如果不小心碰坏加热管，管内的压力就会下降，看护人员便可及时查找降压的原因，在填充砼时为防止加热管移动、设专人现场看护，当砼初凝后方可泄压，并做好隐蔽记录。 竣工验收时所作的系统水压试验是工作压力的1.5 倍，稳压 30mm，压力降不得大于 0.05MPa，同时对各环路的不温和水力平衡进行调试。
⑤当地热和散热器并用时，地热温度是 40-60℃，采暖从锅炉房出来的供回水温度 95-70℃，温度不一样时，地热供回水管应安装在散热器采暖回水上，但供回水管间距不应小于 3.5m，应有一定的高差。 因为地热是一种新型的供热采暖方式，各地方都在逐步积累经验，使地热进一步完善。
参考文献
[1]王永生. 发展地热采暖减少污染排放[J]. 科技信息. 2009(35)
[2]梁雨晟. 住宅室内地热采暖的特征与应用中的规避问题[J]. 科技风. 2010(23)
[3]宁志明. 浅议地热采暖特点及质量控制[J]. 科技风. 2010(23)
丁雷 宋文茂
1. 丹东市民用建筑设计研究院有限公司 辽宁省丹东市 118000
2. 辽宁省城市建筑设计院辽宁省沈阳市 110032
摘要：地热采暖系统在我国的发展起步较晚，而且与传统的采暖技术相比，地热采暖的设计与施工要求更加复杂，其设计与施工技术还难免存在很多实际问题。本文首先分析了地热采暖的优势，然后详细阐述了地热采暖和设计和施工要点。
关键词：地热采暖；设计；热负荷；管材；铺设
中图分类号：S611文献标识码： A
一、地热采暖优势分析
由于地熱采暖减少了常规采暖方式总暖气所占空间面积，可节省使用面积6.10%。以l00平方米的居室为例，传统采暖方式的暖气将占用6-10平方米的居住面积，加上专修暖气的材料及人工费，这将是一部不小的开支。同时由于房间内沿高度方向向上温度分布均匀，温度梯度小，减少了无效热损失。地热供暖房间设计温度可比装暖气片方式低2-3℃，却能获得同样的舒适感，从而起到减少供热量，节约能源的作用。同时，由于低温传送，故热量损失小。地热采暖避免了传统外墙仅能布置有限数量的暖气片及举架高的因素造成的热空气上升，上热
下冷的情况，既能保证室温，又能使室内温度分布均匀。种种优势决定了地热采暖方式将成为今后居住暖通工程发展的的必然。
二、地热采暖的设计要点
（一）地热采暖暖通工程设计基本原则
1、地热采暖系统的设计依据与主要技术参数分析
地热采暖技术在我国的应用仅仅几年时间，其设计要求较传统散热器系统更加繁杂，设计研究与经验在我国还不成熟。因此对于地热采暖设计的基本原则与依据必须按着国家规范进行。设计是良好施工的基础，设计的合理与否直接关系和影响其他工作的顺利进行与质量水平。在进行地热暖通系统设计时必须严格按照《采暖通风及空气调节设计规范》、《实用供热设计手册》、《民用建筑节能设计规范》、《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》、《建筑给排水与采暖工程施工质量验收规范》、低温热水地板辐射供暖系统施工安装》的相关规定结合工程实际情况进行，同时根据工程实施地点进行合理计算。1
2、地热采暖设计工作流程分析
为了更好的对施工项目地热采暖系统进行设计，其设计也必须按照一定的流程进行，以保证设计的合理性及可行性，避免漏下必要的技术参数导致设计缺陷。
首先进行初步设计，根据建筑施工图及相关数据，计算建筑物的热负荷。然后与建筑其他相关专业协调地热系统设计的相关问题，最后确定分水器的位置。
其次，进行系统的设计:通过计算建筑物有效散热面积、计算建筑物的有效热负荷、地热的系统水力计算、其他设备选择计算，最终确定系统的相关数据，进行设计。然后根据上述数据进行施工图纸设计，施工图纸设计是一个至关重要的环节。首先根据系统计算得出相关参数:如地面饰层的材料热阻、热源的供水情况、室内设计温度、有效散热面积，来确定加热管的间距。然后根据房屋的结构分布和分水器位置，确定管路的最佳走向，绘制地热盘管图，地热管线长度一般不宜超过100m，最长不可超过120m。设计力求分室控制。
再次要熟悉和了解各种材料的性能与特点，努力作到设计与施工相结合，减少具体施工的难度，指导施工，利于施工。2
（二）地热采暖设计的几点注意事项
在地热采暖工程的具体设计中，我们需要重点注意的部分有热负荷的设计、地热暖通系统的设计、填充层的厚度设计、热量储蓄值的设计等。
1、建筑物的热负荷设计
建筑物的热负荷应该根据楼宇的围护结构中具体的热损失进行计算，在进行具体的地热系统规划与设计时，我们应该充分考虑到地热散热盘管都埋在地板下面，因此地面的热损失暂时可以不考虑，而贴地的家具因为覆盖在地板的表面，有着近乎无穷大的上部热阻，可以将这个面积视为不散热面积，因此室内家具的覆盖率会对室内的采暖的效果产生直接的影响。同时也要密切注意可能出现的房间过热或者超标准热等问题。
2、地热暖通系统的设计
地热暖通系统的设计需要密切注意的是控制好其加热盘管中水的流速，避免出现盘管中因为空气的积聚而造成气塞等现象的出现，影响到采暖系统的正常工作。相同的集配装置，所有环路管在长度上应该尽量地接近，而且每一个环路的阻力也要尽量控制在30Kpa之内。且系统中地热的工作压力应该控制在0.8Mpa之内。
3、填充层的厚度设计
在对地热采暖的填充层进行设计时，我们应该知道，在控制好管间距的基础上，填充层的厚度对采暖温度均匀性的影响是非常明显的，如果擅自增大填充层的厚度会对楼宇的层高和设计荷载产生不小的影响，因此填充层的厚度设计一定要严格按照相关标准执行。3
（三）地热对管材的技术要求
地热所用的管材主要有交联聚乙烯管(PEX)和聚丁烯管(PB)、交联钻塑复合管、改性聚丙烯管(PP-C)，在施工选材时首先要检查供货单位或生产厂提供的产品型号、规格、数量及产品所执行的国家、行业标准、产品质量合格证。
其次，检查到场的管材，要求管材外表面色泽均匀，无气泡、无针眼、脱皮、明显的划痕和其它不良缺陷。管材在运输时，不得抛摔、撞击和化学污染。 贮存时远离热源和油污和化学晶污染地，且仓库通风良好、不宜长时间存放在室外。
其三、所供管件要保证连接可靠、不渗漏、不锈蚀、无缺损、符合国家有关现行标准要求。
三、地热的施工及其它要求
地热采暖是一种有发展前途的供热方式，现在专门承包地热的施工队伍很多、竞争激烈，同时也夹杂着鱼目混珠的问题，一些施工队伍严重缺少或没有专业技术人员，致使盲目进行施工，工程质量无法保证，工程造价无法控制。
(1)施工前应熟悉设计图纸和编制施工方案，对施工人员进行技术交底和技术培训。 并有与土建土序配合的措施。
(2)地热采暖应按地热采暖构造层的顺序进行施工。
①地面平整不得有任何杂物，根据设计要求铺设苯板，苯板应平整牢固(如有防水要求时按要求进行)。
②在苯板上面铺设铝箔板，平整不得起皱折。
③铺设交联聚乙烯管时，环境温度宜在 5℃左右，各房间温度宜用下列数值进行配管。
经常有人停留的地面 24-26℃。
短期有人停留的地面 28-30℃。
无人停留的地面 35-40℃。
系统宜采用同程式系统，加热盘管的布置宜按房间划分组，连接在同一个分(集)水器上的各组加热盘管，其几何长度宜相等，根据每个房间加热管敷设形式进行配管，配管的间距宜为 100-300mm，沿围护结构外墙敷设的加热管距外墙表面宜为 100mm， 每支环路的长度应小于 150m，任何一个环路中间不得有接头，管线弯曲的半径为 10-12倍管外径。如果房间大的一个管做不下来，可以用两根管做一个房间，管线出地面时应设钢套管，当管道安装完后，应设卡钉、卡钉平均间距为 500mm，距拐弯处两边 100mm 处应设卡钉，卡钉安装平稳、牢固。根据房间的大小及房间的进深设膨胀条， 当距外墙处应设宽度 5-8mm的膨胀条，当房间进深 6m 时和房间面积大于 30m2时应设膨胀条。
④热管铺设完毕后，应将环境清扫干净，进行管道试压后。在充填砼前管道内应通人 0.6MPa 压缩空气，其目是在打砼的过程中，如果不小心碰坏加热管，管内的压力就会下降，看护人员便可及时查找降压的原因，在填充砼时为防止加热管移动、设专人现场看护，当砼初凝后方可泄压，并做好隐蔽记录。 竣工验收时所作的系统水压试验是工作压力的1.5 倍，稳压 30mm，压力降不得大于 0.05MPa，同时对各环路的不温和水力平衡进行调试。
⑤当地热和散热器并用时，地热温度是 40-60℃，采暖从锅炉房出来的供回水温度 95-70℃，温度不一样时，地热供回水管应安装在散热器采暖回水上，但供回水管间距不应小于 3.5m，应有一定的高差。 因为地热是一种新型的供热采暖方式，各地方都在逐步积累经验，使地热进一步完善。
参考文献
[1]王永生. 发展地热采暖减少污染排放[J]. 科技信息. 2009(35)
[2]梁雨晟. 住宅室内地热采暖的特征与应用中的规避问题[J]. 科技风. 2010(23)
[3]宁志明. 浅议地热采暖特点及质量控制[J]. 科技风. 2010(23)