低溫熱水地板輻射采暖系統探討

李清瑞 陳文濤 馮 衛

摘要:低溫熱水輻射采暖系統作為采暖的一次革命,改變了人們的采暖觀念。但同其它的采暖方式相比較,地暖系統在設計原理和系統構成,以及它的實用性和經濟性等方面與傳統的采暖方式有很大差異,不同階層和不同行業的人們對它的理解和認識還存在著一些差異。本文對地板采暖系統特點及其優勢進行分析對比,供同行參考。

關鍵詞:低溫;輻射;采暖;設計

近年來,低溫熱水地板輻射采暖(以下簡稱地板采暖)得到了廣泛的應用。據統計,自2004年以來山東省東營市所開發住宅的90%以上采用地暖形式。就地板采暖和其它的采暖方式相比較,它的設計原理和系統構成,以及它的實用性和經濟性,不同階層和不同行業的人們對它的理解和認識還存在著一些差異。所以研究地板采暖項目的管理、優化地板采暖系統設計、分析它的實用性和經濟性就顯得十分必要。

1 地板采暖系統簡介

地板采暖熱水系統全稱低溫熱水地板輻射采暖,包括熱源(一般多數為集體供熱或是燃氣壁掛爐)、地暖盤管、分水器、溫控系統,將地暖管道暗埋在地面地板下,利用地暖盤管和鋁板散熱,熱量從地板均勻輻射散熱,非常符合人體對采暖的舒適需求,符合“溫足涼頂”,“暖人先暖腳”的中醫論,可防止因天寒受涼而造成的腿部疾病,對老年人和兒童尤為適用。

通過分水器控制各房間的采暖溫度及開關,同時滿足2個衛生間恒溫熱水。濕式地暖運行費用略高于散熱器采暖,采暖溫度提升時間較長;干式地暖平均可節約20%的運行費用,且升溫時間較短,不影響層高,是目前最流行的地暖方式。

2 地暖系統的特點及優勢

2.1 地暖系統的特點

根據人體的供暖需求,理想的室內溫度應當是中醫所提倡的“溫足而涼頂”。現代醫學也證明,腳部毛細血管較少,血液循環不如身體其它部位,尤其當腳下溫度低時,人的全身都會感到寒冷,長期如此,血壓也會相應升高,還會產生其它疾病。

傳統采熱方式下,由于熱空氣往上升,房間內天花板處的溫度偏高,地板附近溫度偏低,這種上高下低的溫度分配正好與我們體感舒適的要求相反,造成頭部燥熱,腿部和腳卻仍舊寒冷的不舒服感覺。

2.2 地暖系統的優勢

不占層高和空間:節省墻面空間,室內潔凈,濕式地暖需占層面6-8cm層高,干式地暖安裝在地塄層間隙內,高度為2.5-3cm,和地塄高度相等,既不影響層高又保持地板良好的腳感;

室內空氣更加潔凈。采用散熱片取暖,散熱片的溫度較好,一般出水溫度在70℃以上,當溫度達到80℃時,就會產生灰塵圍(碳化塵),使散熱片上方的墻上常常布滿灰塵的斑跡,同時加大了室內空氣的流動,使空氣變得污濁。相比之下,地板低溫輻射采暖可以完全消除灰塵圍和污濁空氣的對流,給人一個清新、溫暖、健康的環境。

高效率節省能源。由于地暖的輻射面大,相對要求供水溫度低,只需40-50℃,如果選用16℃參數設計,可達到20℃的采暖效果,是一種高效節能的采暖系統。此外,地板加熱系統可以改善一般安放在窗戶下的傳統采暖片,因窗戶密封不良,散失部分熱量所影響之采暖效果。相對于使用電采暖,使用水暖更加經濟節能。

熱效應快:干式地暖模塊上面直接鋪設地暖地板,實現了地暖熱量的輻射、傳導和對流的有機結合,熱效應一般為30-50分鐘即可達到地暖設計溫度(18度以上)。而普通濕式地暖的熱效應時間一般要4-5小時,升溫時間縮短了6-7倍,和暖氣片的升溫時間相當;

減少噪音。地暖系統使用過程寂靜無聲,相對與使用空調和暖氣片采暖能為您的居室提供更加安靜舒適的居住環境。

充分增加室內空間利用率。相對與暖氣片采暖,采用地暖取消了暖氣片及其支管,增加了使用面積,便于裝修和家具布置?？煽胤奖?通過分集水器操作簡單,調節室內溫度方便,可配置室內全自動溫控系統;使用壽命長。低溫地板采暖,塑料管埋入地板以下的模塊或混凝土層中,如無人為破壞,使用壽命在50年以上,不腐蝕、不結垢,大大減少了暖氣片跑、冒、滴、漏水和維修給住戶帶來的煩惱,可節約維修費用。

3 優化地板采暖系統設計

通常地板采暖系統主要包括:隔熱層、加熱層、填充層三部分,但由于目前地板采暖設計僅參照《采暖通風與空氣調節設計規范》,地板采暖的設計理論尚不完善,對于地板采暖系統的設計和材料選用至今沒有明確要求。因此地板采暖系統的設計也不盡相同。

3.1 地板采暖的隔熱層

地板采暖隔熱層常用的材料為聚苯乙烯泡沫板。用于地板采暖隔熱層的聚苯乙烯泡沫板體積密度不應小于20kg/m2,導熱系數不應大于0.04W/(m.k),壓縮應力不應小于100Kpa。聚苯乙烯泡沫板的導熱系數較低,隔熱性能好。

氣泡混凝土作為隔熱層材料也是比較理想的,一般氣泡混凝土常用于建筑物屋頂保溫、地板輻射采暖、樓層隔音,它比一般的混凝土制品有著20-30倍的保溫效果,密度為300-600kg/m2是一般混凝土制品重量的1/4-1/5,因為它的主要成分是水泥所以抗壓強度高,在保溫材料中它的抗壓強度是最好的。施工時只要水、電能夠滿足發泡設備的需求即可現場施工。

我們以某住宅小區一期工程和二期工程所用兩種不同隔熱材料進行簡單對比。因為氣泡混凝土的導熱系數高于聚苯乙烯泡沫板一倍,所以用增加氣泡混凝土設計厚度來彌補它的隔熱性能,這樣它們的隔熱效果就會大致相同。該住宅小區一期工程地板采暖隔熱層設計為2.5cm聚苯乙烯泡沫板,二期工程地板采暖隔熱層設計為5cm氣泡混凝土,從兩種材料的物理性能上看,除去導熱系數以外氣泡混凝土的其它指標都高于聚苯乙烯泡沫板。據了解5cm厚氣泡混凝土要比2.5cm厚聚苯乙烯泡沫板造價低5%-20%,所以經濟性也是氣泡混凝土的一大優點。通過對兩者之間的比較,我們認為應用氣泡混凝土作為地板采暖隔熱層是比較合理的,是值得推廣的。

另外隔熱層的設計不應一成不變,在別墅或辦公樓等不需要分戶、層控制的項目中,除底層外應取消隔熱層,考慮雙向傳熱,樓層間的熱損失不同可通過計算樓層熱負荷來平衡。

3.2 地板采暖的加熱層

地板采暖加熱層一般包括:分(集)水器、加熱管、低碳鋼絲網、固定卡、鍍鋁聚脂薄膜、波紋套管和伸縮縫材料等等。目前地板采暖所用分(集)水器基本類似,大多為銅質,選用分(集)水器的直徑應大于總供、回水管徑。從使用需求考慮,分(集)水器本身應有過濾功能,以防止雜物進入加熱管。設計為普通分(集)水器時,應在分(集)水器與立管連接處設置過濾器。

用于地板采暖的加熱管有交聯聚乙烯PEX、PE-RT管、無規共聚丙烯PPR管和交聯聚乙烯復合XPAP管等。其中最常用的是交聯聚乙烯PEX和PE-RT管,它具有容易彎曲、易于施工、抗老化、耐腐蝕、不結垢、承壓高、無水阻力和膨脹系數小等特點,使用年限可達50年以上。但對管材的選擇應根據使用年限、熱水溫度和工作壓力、系統水質、材料供應條件、施工技術和投資費用的因素綜合考慮。

3.3 地板采暖填充層有關規范要求采用C10以上細石混凝土,但近年來一種新工藝“自流平水泥沙漿”廣泛應用于地板采暖填充層。自流平水泥沙漿施工采用韓國進口沙漿機自動攪拌、輸送,施工速度快效率高,有利于加熱管等設施的成品保護,而且裂縫較少,地面強度能充分滿足使用要求。細石混凝土施工時需要混凝土攪拌設備,一般在地板采暖施工階段,現場的混凝土攪拌設備,塔吊等已基本拆除,如果保留混凝土設備,等待地板采暖填充層施工,就會增加設備租賃費用,而且細石混凝土大多為人工填充,不利于成品保護。

3.4 地板采暖系統的優點之一是易于分戶計量,在《民用建筑節能設計標準》中對采暖系統分戶熱計量有著明確的要求,但很多的地板采暖工程沒有把分戶熱計量和地板采暖系統有機的結合起來,這也與供熱的商品化進程有一定關系,但是從設計角度應提倡分戶熱計量。

4 結束語

地板采暖系統在近年施工中積累了一定的經驗,但在很多方面仍有待于規范,還需要設計單位、施工單位和相關業人員在工程實踐中不斷的總結,著力改善我國低溫地暖應用系統,造福人民群眾。

參考文獻

[1]《地面輻射供暖技術規程》(JGJ142-2004 J365-2004).北京:中國建筑工業出版社,2004.

[2]《低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程》(DBJ/T01-49-2000).北京:2000.

[3]《低溫熱水地板輻射采暖工程技術規程》(DB13/T(J)28-2000).河北:2000.