低溫熱水地面輻射供暖設計要點辨析

【摘 要】本文歸納了設計實踐中比較容易忽略和模糊的設計要點，并依據相關規范對提出的問題進行了探討和應用上的解決方法。

【關鍵詞】低溫熱水地面輻射；室內計算溫度；地表面平均溫度；加熱盤管散熱能力

引言

近年來，隨著我國房地產開發建設的大規模進展和人們生活水平的提高，北

方地區對更加高效、節能、舒適、衛生的供暖方式的要求愈加迫切，在這種形勢下，地面輻射供暖方式被越來越廣泛地應用在住宅和公共建筑中。本文是筆者就自己設計實踐過程中親身感受的低溫熱水地面輻射供暖工程設計中的若干要點進行概括和歸納，希望引起廣大暖通設計人員的共同關注和討論，更好地總結規律以應用于未來的設計。

1、室內計算溫度的取值不當

《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142-2004）（以下簡稱《規程》）第3.3.2條“計算全面地面輻射供暖系統的熱負荷時，室內計算溫度的取值應比對流采暖的室內計算溫度低2℃，或取對流采暖系統計算總熱負荷的90%～95%?！?設置本條規定所依據的原則是在達到相同熱舒適條件下，地面輻射供暖所需要達到的室內溫度要求可低于對流供暖，換句話說采用室內空氣溫度18℃的地面輻射供暖與室內溫度20℃的對流供暖的同一房間，人體的舒適感效果相同。其根本出發點是在保證室內熱舒適度不變的前提下，盡可能降低采暖總熱負荷。低溫地面供暖的這一先天優勢決定其必然大大降低采暖總熱負荷，從而達到節約能源的效果。該條規定的作法本身在設計中并未引起設計者的不同異議，但在確定地面散熱量的時候，實踐中卻存在一定的不同理解。低溫熱水地面輻射供暖設計過程的最終落腳點在于取得滿足房間所需散熱量的熱水盤管間距，按此間距布置盤管于房間內。決定單位地面面積散熱量的因素，包括熱水平均水溫、熱水盤管的管材、管間距、地面層材料及室內空氣溫度（《規程》附錄A），很顯然為達到同樣單位地面面積所需的散熱量，其他條件相同時，需要達到的室內溫度越低，熱水盤管的間距越大；或者也可以說其他條件（平均水溫、管材、管間距、地面層材料）相同時，室內空氣溫度越低，單位地面面積的散熱量越大。而此處的室內溫度取值就成了實踐中容易忽略的問題點，往往設計人習慣于仍然按室內計算溫度確定輻射盤管的間距，忽略低溫熱水地面輻射供暖的優越特性，而使節能效果大打折扣，浪費大量管材。根據《規程》附錄A的資料顯示，如以PE—X管，平均水溫55℃，水泥地面為例，室內空氣溫度18℃比20℃散熱量提高5.5%；當把平均水溫降低到35℃，室內空氣溫度18℃比20℃散熱量大大提高12%以上。由此可見低溫熱水地面輻射供暖的室內計算溫度比對流采暖低2℃的條文應用應該融會貫通到所有采用低溫熱水地面輻射供暖的室內設計溫度的設計點中，更引申一步而言，在實際在施工圖設計說明中，采暖室內設計計算溫度應該直接標注降低2℃的溫度，以便為施工驗收時提供明確的驗收依據。

2、地表面平均溫度極少進行校核

地面散熱量除了要滿足房間所需散熱量外，還要受地表面平均溫度最高值的限制，過高的地表面溫度引起人體不舒適感，特別是腳部溫度?！兑幊獭?.1.2 表3..1.2

特別需要引起讀者重視的是，依據此公式和《規程》附錄A中散熱量值qx計算出的地表面平均溫度極容易超出最高溫度限值。根據筆者計算，對于人員經常停留水泥地面區最高限值28℃，室內溫度18℃，其地面散熱量不可大于97W/m2，查表A.1.1可見只有平均水溫35℃，管間距大于150mm的條件下地表溫度方可滿足限值要求，其余均超過限值；即使對于面層熱阻較大的木地板，平均水溫也不可高于45℃。并且可證得，對于熱阻值越低的地面材料，越容易造成地面溫度超溫的現象。當前現實中低溫熱水地面輻射供暖的設計供回水平均溫通常按甲方提供水溫取55℃，按此溫度布置加熱盤管其間距大大受限。當房間熱負荷較大時，不得以必須降低單位地面面積散熱量，放寬盤管間距，增設散熱器采暖設備，來滿足房間熱負荷。如此處理必然使采暖系統的復雜性增大，系統的水力計算及平衡更加難以控制。

3、影響加熱盤管的散熱能力的因素復雜

加熱盤管的實際散熱量不僅與自身的發熱能力有關，同時受外界條件的直接影響。 《規程》第3.4.7條“地面散熱量應考慮家具及其他地面覆蓋物的影響。” 地面覆蓋物下敷設盤管的面積不能計入實際發熱地面的面積，但房間特別是住宅的地面覆蓋物影響因素眾多，例如居住生活習慣，情況復雜，雖然已有文章對此作了論著，但未形成定論，且實際設計中如果采用將大大加大房間需要散熱量，從而盤管加密，地表面溫度極容易超溫。特別對衛生間及廚房，《規程》3.5.7規定“地面的固定設備和衛生潔具下，不應布置加熱管?！比绱丝紤]覆蓋物和衛生潔具的情況下，廚房、衛生間實際發熱地面面積更為有限，筆者實踐中靠山墻帶窗的衛生間地面盤管按計算值，即使按《措施》衛生間分段升溫模式設計溫度采用18℃（地熱計算溫度18℃），也從未滿足要求，不得以補充采用散熱器輔助加熱，從而使整個采暖系統復雜化，而且混合系統的塑料管還要特別提出采用帶阻氧層或水中添加除氧劑的要求，增加了工程成本。通過對一些工程反饋的調查，筆者認為影響加熱盤管的散熱能力的因素不可隨意放大，在沒有確定依據的情況下可忽略不計，否則將為地熱盤管間距的設計制造不必要的麻煩。

4、結論

本文通過筆者個人的設計實踐，總結出低溫熱水輻射供暖設計中比較有代表性的設計要點和模糊點，希望起到拋磚引玉的提示作用，特別對廣大的年輕暖通設計人員。①低溫地面輻射供暖比對流供暖的室內溫度低2℃的規定應該貫穿到整個設計過程中；②地表面溫度應該認真校核，超溫現象普遍存在；③影響加熱盤管的散熱能力的因素復雜，暫時沒有確定依據的情況下，可不予考慮。

參考文獻：

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