淺析地暖供熱系統節能技術

宋婷　李文倩

摘要：隨著國家對建筑節能的日益重視、計量供熱技術的推廣，地暖系統在居住建筑中逐步得到廣泛的應用。文章對地暖系統的技術特點展開了論述，以期通過對建筑節能技術的研究來達到資源的合理利用，更希望能緩解我國能源供應與社會發展產生的問題。

關鍵詞：地暖系統；供熱系統；建筑節能；能源供應；建筑采暖 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU832 文章編號：1009-2374（2015）19-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.047

在寒冷的北方地區集中供暖作為城市建筑采暖的基本建設原則，到目前已經發展到一定規模水平。隨著人們生活水平的提高，對生活的舒適度也有了新要求，冬季采暖與夏季空調供電兩種能耗的高峰值必會增加，兩套系統的利用率下降進一步產生了較低的行業綜合效益。與此同時，傳統的集中供暖方式也暴露出了環境污染等一系列社會問題。因此，地暖供熱系統以其舒適節能、運行成本低的特點脫穎而出，受到越來越多用戶的青睞。

1 地暖的分類及特點

地暖為地板輻射采暖的簡稱，依托于整個地面為散熱器，通過地板輻射層中的材料為熱媒，均勻加熱整個地面，通過地面自身的蓄熱和熱量向上輻射的規律由下至上進行傳導，從而達到取暖的效果。電地暖自控系統與水地暖自控系統作為地暖采暖系統上的兩大類，其中電地暖自控系統是由地面限溫傳感器和房間溫控器構成的，其結構設計上比較簡單；而水地暖自控系統的設計結構比較復雜，是由中央控制器、分集水器、混水中心及驅動電熱執行器、水溫傳感器、房間溫控器等構成。

其實地暖的發展在我國有著悠久的歷史，早在明朝末年，在皇宮王室采取的取暖方式中有記載：在青磚地面下砌好煙道，在冬天來臨時，通過煙道傳煙把青磚溫熱后傳到室內，使室內保持溫暖的效果。隨著科技的發展，地面供暖技術也已從原始的坑式煙道傳熱，發展到現代的以新材料為熱媒的地面輻射供暖。

地面輻射采暖與傳統采暖相比有無可比擬的優勢：（1）舒適保健。地面輻射采暖的溫度是自下而上的，給人以足溫頭涼的感覺，完全符合中醫理論。其熱量傳遞的方式以輻射為主，室內空氣不會干燥，且輻射的波長以8～12μm的遠紅外，對人體有益；（2）能源利用率高。輻射供暖方式較傳統采暖效率高，傳送過程中熱量損失小，地面輻射供暖可實行分層分戶控制，用戶根據情況調控，有效節約能源；（3）熱量散發穩定好。由于地面輻射是通過混凝土傳熱，熱量散發均勻，而且混凝土有蓄能作用，間歇供暖的情況下，室內溫度穩定；（4）凈化噪音，節約面積。地暖在原有樓板的基礎上增加保溫層，使樓板的隔音效果增強，提供了室內的環境，另外，室內取消了暖氣片，使用面積增加，更利于家庭裝修布置。

2 地暖供熱系統設計

雖然地面輻射采暖有著節能環保等優勢，但其所使用的規范較落后，現就地暖供熱系統在設計工程中的細節進行探討。

2.1 設計中應注意的問題

2.1.1 計算熱負荷。熱負荷計算在地面輻射采暖系統中占有重要地位。建筑的物理性能表明，建筑材料面層熱阻的大小，對地面的散熱量有直接影響。

表1 居住建筑中常用地面材料的熱阻值與熱損失

材料 黃岡巖、大理石 木地板 地毯

熱阻值 0.02m2k/W 0.10m2k/W 0.15m2k/W

地面散熱量 最快 較慢 最慢

由此可見面層的材料對地面散熱有很大影響。而熱負荷計算，必須遵照《采暖通風及空氣調節設計規范》來進行建筑熱工計算，通過有效的計算數據確定其傳熱系數，只有當熱工計算達到符合要求的前提下方可進行采暖負荷計算，反之，不可實施。負荷計算是避免設計時室內溫度過高的首要條件，在設計過程中對于進深大于6m的房間，應以外墻6m處作為分界區，分為多個不同的房間進行單獨的計算供暖熱負荷和地面輻射供暖的設計，還應充分考慮輻射采暖與對流采暖的區別，因輻射采暖時的壁面溫度相對于對流采暖來說會高，會減少墻壁對人體產生的冷輻射，所以導致實感溫度比室內溫度高2℃～3℃屬于正常現象。

2.1.2 地面散熱量計算。當負荷計算確定后，接下來是對單位地面面積散熱量的確定。

有相關計算公式為q（W/m2）=Q/F（式中：Q代表房間所需的地面散熱量；F代表輻敷設熱管道的面積），Q地面散熱量應為房間計算所得負荷扣除自上層地板向下的傳熱損失。再確定單位地面面積的散熱量過程中，應先計算地表面的平均溫度值。當地表面溫度過高時，也會對地面覆蓋物和人體產生一定影響。由計算公式中的各相關參數可以了解到，因房間負荷過大，導致供回水平均溫度過高，這時如果加熱管道埋深度不夠，定會導致地表面平均溫度過高，從而降低采暖環境的舒適度。這些問題應當在設計中均考慮到。

2.1.3 管路的設計。地面溫度分布不均也能夠影響地面輻射采暖系統的使用效果，這在設計過程中也是不容易被重視的地方。管間距的大小、布管的方式、受埋管的深度夠不夠等這些是影響地面溫度是否分布均勻的主要因素。在設計時最好將管道間距控制在300mm以內效果最好，當管間距正好為300mm時可以通過水溫、加熱管水流量來調節合適的要求，當建筑物的外墻側熱損失偏大時，應將高溫管段優先安裝在該處；管道布置上也應以具體房間為準，結合房間的用途和結構來設計，遵循溫度分布均勻的原則；當加熱管道埋深度達不到規定標準時，會導致地表面的平均溫度偏高些。

面對各房間溫差較大的情況，在設計時需要認真計算出各支管的水流量大小，核算分析系統阻力的平衡性。在分集水器各個加熱管環路的設計時需有依據地確定分集水器的位置，確定加熱管的長度，在最大程度上保證水力平衡性。

2.2 安裝中應注意的問題

我們知道結構分為絕熱層、找平層、反射膜、地暖管。通過其結構的分析，我們不難得出在安裝過程中需注意到以下三點：

2.2.1 如何選擇地暖管材。地暖管材的鋪設是影響地暖系統采暖效果的重要因素，在地暖施工中占有重要位置，當安裝不符時會導致地暖出現局部過熱、局部不熱等溫度不均的情況，因此，在鋪設時定要謹遵地暖安裝示意圖進行，以防出現差錯。

2.2.2 安裝時注意安裝的施工距離。地暖和墻壁之間有一定的距離，也就是伸縮縫，目的是防止在使用時由于熱脹冷縮從而導致地暖龜裂影響供暖效果。緊接著是將分集水器水平安裝于地暖安裝示意圖指定位置。

2.2.3 找平。這是地暖安裝的最后一個關鍵步驟，也是施工的重要環節。整個屋子的水平線要在一個高度，一般地暖工程都是采用豆石混凝土和水泥沙漿將其抹平，這樣在開啟采暖的時候就不會出現受熱不均的問題。

3 結語

現代人們的生活水平和生活追求不斷提高，對環境的要求也不斷提高，而地暖供熱系統憑借其舒適、衛生、環保、節能等優勢逐漸取代了傳統的散熱器采暖。而若要達到好的供暖效果，必須在設計、施工等諸多細節上考慮周全，因此，就要求設計人員在實踐工作中不斷學習創新，用先進的理論、技術、材料來更好地改善人們的居住環境，以實現我國綠色低能耗的可持續發展戰略。

參考文獻

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[5]地暖通風及空氣調節設計規范（2001年版）[S].

作者簡介：宋婷（1984-），女，供職于鄭州市城市科學研究中心，初級職稱，研究方向：城市科學技術；李文倩（1985-），女，供職于鄭州市工程質量監督站，初級職稱，研究方向：建筑工程質量檢測。

（責任編輯：黃銀芳）