地暖供熱的設計與應用研究

摘 要：論述了地暖供熱這種新技術存在的優勢，以及在施工中如何設計和應注意的問題。

關鍵詞：地暖供熱；設計；應用

中圖分類號：TU111文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0342-02

在沈陽，地暖供熱作為一項新技術正在許多新建樓盤被廣泛推廣和應用，其使用效果和施工中出現的一些問題如龜裂等都與地暖系統的設計密切相關。良好的設計是良好施工的基礎，我們應當經過嚴密認真的計算與細致的研究做出最好的設計方案。

1 設計依據

（1）《地暖通風及空氣調節設計規范》（2001年版、修訂版） ；

（2）《實用供熱設計手冊》 ；

（3）《低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程》；

（4）《低溫熱水地板輻射采暖工程技術規程》 ；

（5）《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》 ；

（6）與建設單位簽訂的合同、設計委托書。

2 地暖系統設計主要參數 

（1）地板表面的平均溫度：

① 人員經常停留的地面，宜采用24℃-26℃，溫度上限值28℃。

② 人員短期停留的地面，宜采用28℃-30℃，溫度上限值32℃。

③ 無人員停留的地面，宜采用35℃-40℃，溫度上限值42℃。

（2）供回水溫度：

① 供水溫度的上限值60℃、65℃、70℃、75℃等。從安全和使用壽命考慮，民用建筑的供水溫度不應超過60℃。

② 供回水溫差宜小于或等于10℃。

（3）熱負荷：

① 全面輻射采暖的熱負荷，應按有關規范進行。對計算出的熱負荷乘以0.9-0.95修正系數或將室內計算溫度取值降低2℃均可。

② 局部采暖的熱負荷，應再乘以附加系數。

（見下圖）

（4）有效散熱面： 計算有效散熱量時，必須重視室內設備、家具及地面覆蓋物對有效散熱面積的影響。

（5）填充層： ① 厚度不宜小于50mm。② 當面積超過30m2或長度超過6m時，填充層宜設置間距小于或等于6m，寬度大于或等于5mm的伸縮縫。面積較大時，間距可適當增大，但不宜超過10m。③ 加熱管穿過伸縮縫時，宜設長度不大于100mm的柔性套管。

（6）壓力： 工作壓力不宜大于0.8MPa。如超過應采取措施。

（7）流速：

加速管內水的流速不應小于0.25m/s，不超過0.5m/s。同一集配裝置的每個環路加熱管長度應盡量接近，一般不超過100m，最長不能超過120m。每個環路的阻力不宜超過30Kpa。

（8）絕熱層：

樓板結構層間應設絕熱層，宜采用PS板，容量≥20kg/m3，厚度不宜小于25mm。

3 設計步驟 

（1）方案設計：

① 根據建筑施工圖及相關數據，計算建筑物熱負荷。

② 與建筑其他相關專業（水、電、裝飾等）協調地暖系統設計有關間距。

③ 確定集配裝置（分水器）的位置。

（2）施工設計：

① 計算建筑物的有效散熱負荷；

② 計算建筑物的有效散熱面積；

③ 地暖系統布置及水力計算；

④ 其他附屬設備選擇；

⑤ 與相關專業會簽，并經審核繪制出正式施工圖。

（3）設計完成，應將設計各有關資料，打印裝訂成冊。

4 設計應注意的幾個問題 

（1）采用分戶獨立式熱源或集中采暖負荷的90%。或將房間溫度降低2℃計算；

（2）在住宅中應用，應考慮家具遮擋等因素對散熱量的影響，乘以適當修正系數；

（3）垂直相鄰房間，除頂層外，各層均應按房間采暖熱負荷扣除來自上層的熱量，確定房間所需散熱量；

（4）不同地面材質、散熱量不同，為保證室溫要求，設計時應盡量按散熱量比石材低的木材板考慮，用戶即使選用石材類做地面，也不會影響采暖效果；

（5）為滿足一戶中各朝向房間室溫的勻衡，耗熱量計算中應考慮方向附加及附減。外墻多的房間，熱損失多，加熱管必然密些。南向中間房間熱損失少，管間距必然大些；

（6）盡量考慮將生產冷水管布置在地板采暖結構層中，但應避免管相互穿越；

（7）合理劃分環路區域，盡量做到分室控制，避免與其它管線交叉；

（8）設計中應特別注意，同一分集水器上管長盡量保持一致，避免造成陰力失衡和管材浪費；

（9）對以獨立式燃氣爐為熱源的系統，應控制管長≤90m，以減少阻力，并特別注意陰力平衡和管內流速問題；

（10）為保證地面不裂，管間距不得小于100mm，局部過密處在管上皮10mm處加鋼絲網。為保障地溫度均勻性，管間距不易大于350mm；

（11）供回水溫度宜小于60℃（最大不超過70℃），供回水溫差應小于10℃，系統工作壓力不宜超過0.8MPa；

（12）無論采用何種熱源，地板采暖與供回水系統的溫度、水量和所用壓差等參數都應匹配；

（13）應特別注意在設計選擇參數時，PEX管內流速不得小于0.25m/s，否則會產生氣塞現象；

（14）根據規范，在長度超過6-8m應設置膨脹縫材。每30-40m2應設膨脹縫材，但膨脹縫并不是越多越好，應合理設置；

（15）確保地板采暖層的厚度（不包括面層厚度），住宅厚度為≥70mm（復合保溫厚度20mm，豆石混凝土厚度為50mm，管上皮豆石混凝土的厚度不少于30mm；

（16）不同地面標高應分別設置分集水器。

5 地暖的應用

地暖之所以被廣泛應用是因為它與常規的散熱片供暖相比有其自身的優勢。優勢如下：

（1）運行費用的比較：低溫熱水地板輻射采暖（簡稱地板采暖）最大的優點是節省能源。

地板輻射采暖供水溫度在60℃以下，在冬季溫度降至19℃時，普遍采用供水溫度50～55℃之間。因此，供水溫度較低，熱損失小。地板輻射采暖一大特點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，地采暖和暖氣片在同樣的供水溫度時，地采暖可以有3～4℃等效熱舒適度效應。因此，采用地采暖設計房間溫度時，室溫比普通散熱器采暖低2℃就可以滿足散熱器采暖所需的效果。而散熱器片采暖的供水溫度在90℃以上，所以僅此項采用地采暖可以節省30%能源，從而節省同樣比例的費用。房間的熱梯度下高上低，絕對滿足人的生理的需求。

（2）維修費用的比較：

① 任何品牌的暖氣片在使用過程中，都發會生腐蝕現象，經過幾年或十幾年的使用，暖氣片和室內支管發生銹蝕、泄露現象，每到采暖季必須進行維修或更換，維修費用較大，給住戶和開發商增加了經濟負擔；

② 地板采暖無上述缺陷，塑料管材的最大優點：一是耐腐蝕：不受電解質影響；二是抗老化：導致塑料老化的原因是紫外線的照射，而塑料管材埋在水泥層中，就避免了紫外線的照射，所以塑料管材抗老化；三是永不結垢：塑料管材本身不會產生水垢，如果管內有水垢或銹蝕物可由于水壓的動力和塑料管材內壁光滑因素，水垢或銹蝕物不會粘附于管道內壁，會隨壓力沖至回水管；四是塑料管材使用年限為五十年，如沒有人為損壞屬于永久性不滲漏產品。所以每年冬季第一次供暖時家中無需留人，在施工中只要驗收合格，此管材屬于永不維修產品；采用塑料管材的地板采暖，給住戶和開發商帶來省錢省時的最大好處。

（3）客戶利益方面的比較。①使用面積的比較：采用暖氣片采暖不但暖氣片占用了使用面積，而且室內的暖氣管道同樣占用了使用面積。例如暖氣片的厚度是10cm，安裝時離墻5cm，再加暖氣罩5cm，厚度是20cm，寬度150cm，高度270cm，這樣占去了0.81m2的空間面積和0.3m2的使用面積。這僅是一組暖氣片所占用的空間面積和使用面積，這套住宅需用11組暖氣片，客戶將失去3.3m2使用面積！但是，地板采暖的優點之一就是不占用使用面積，分水器的體積很小，可放在衛生間或廚房某個角落里。特別是開發商采用地板采暖，無形中給客戶增加戶內使用面積，也可作為銷售熱賣點，適當提高售樓價格。② 舒適性的比較：暖氣片屬于空氣對流式散熱，熱氣通過屋內上半部流向地面，所以產生的效果是頭熱腳涼。而地板采暖則不同，熱量從腳下升起，產生下面溫度高而上面溫度低的溫度梯度，產生的效果是腳熱頭部清醒，符合人體生理需要，徹底避免“寒從腳起”的現象，給人感覺非常的舒適。③ 裝飾費用的比較：為了美觀，對暖氣片進行包裝裝飾，給住戶和開發商增加了經濟負擔。而地板采暖則不需要裝飾。④ 各房室溫可調節，地板采暖的每一個回路都有閥門的控制，用戶可通過調節閥門來調整適宜的溫度。

以上是我通過工程實踐和書本理論所知識論述的關于地暖供熱設計方面的幾個問題，僅供大家參考指正。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。