低溫熱水地板輻射供暖的優點分析及設計要點

李靜瑋

(中核新能核工業工程有限責任公司，山西太原 030012)

1 低溫熱水地板輻射供暖系統的簡介

低溫熱水地板輻射供暖是一種將加熱管埋置于混凝土填充層或預制溝槽保溫板中，讓40℃ ～60℃的低溫熱水在管內循環流動，加熱整個地面，使其表面溫度上升至25℃ ～27℃左右，然后通過輻射和部分對流方式向室內散熱的一種供暖方式。

地暖技術起源于北美、歐洲的發達國家，20世紀80年代初進入我國東北地區，伴隨著國家“按戶計量，分戶調溫”的節能要求迅速推廣，從最初的東北地區發展到全國的三北地區、黃河兩岸。并從住宅走向越來越多的公共建筑項目，如圖書城、禮堂、游泳館等，均達到了很好的供暖效果。

2 低溫熱水地板輻射供暖系統的特點

2.1 節能、高效

1)節能:人對室內熱環境的感受是以實感溫度來衡量的，在相同的供暖溫度時，地暖的實感溫度比散熱器的實感溫度高2℃ ～3℃，因此房間的設計溫度比對流供暖可降低2℃ ～3℃，據日本的研究表明，室溫每降低1℃，可以節約能源10%左右，再由于地暖的熱媒溫度低，輸送過程中熱損失小，因此，地暖供熱比散熱器供熱可節能20%以上;在熱源方面，地暖所用熱媒溫度低，一些不能用于散熱器系統的低品位熱源如太陽能，地熱水，熱電廠余熱，城市供熱管網回水等都可以用于地暖系統，不僅節約能源，同時還減少了廢氣、廢渣的排放，既節能又環保。在設有熱泵空調機組的公建項目中，熱泵機組在夏天不僅可以提供空調所需的冷源，在冬天也可提供50℃/40℃的熱水，作為地暖系統的熱源，不僅節省了換熱站、市政入口費等初投資，還節省了運行費用和管理費用，其經濟效應和節能效果更為明顯。

2)高效:與散熱器系統消耗大量的金屬管材相比，地暖系統使用的是塑料管，施工方便簡單，易操作，施工時間短，施工費用是鍍鋅鋼管的60%，極具有經濟實用性。

2.2 舒適、衛生、節省空間，布置方便

1)舒適:傳統的散熱器供暖熱量主要集中在房間的中上部，上熱下涼，人們有口干舌燥的感覺。而地暖系統以均勻輻射的方式散熱，室內地面溫度均勻，室溫自下而上逐漸遞減，如圖1所示，散熱器供暖時，1.8 m以下人員活動區的平均溫度為18℃，且溫度梯度分布與理想供暖方式相反。而地板供暖時，1.8 m以下人員活動區的平均溫度在20℃左右，溫度梯度分布幾乎與理想供暖方式相同，這樣的溫度分布給人以腳暖頭涼的舒適感，符合“溫足涼頂”的中醫健身理論，能改善人體血液循環。

2)衛生:散熱器表面溫度大于80℃時就會出現氣流團，引起灰塵的擾動，將墻壁和頂棚熏黑。地暖供暖熱媒溫度低，房間溫度均勻，熱空氣對流波動小，流速慢，不會將室內灰塵揚起，造成污濁空氣對流，保持干凈衛生的室內品質。

圖1 地暖和散熱器供暖房間溫度場的分布

3)節省空間，布置方便:地暖安裝隱蔽，便于裝修和家具布置，較暖氣片，能增加2% ～3%的室內使用面積。公建項目中，由于建筑造型和使用功能的需要，往往采用大開間，低窗式甚至全玻璃幕式，布置散熱器影響美觀甚至無處安裝，采用地暖供暖可以很好的解決這個問題，對建筑造型沒有影響。

2.3 便于實施智能控制

地暖系統能很方便地實現國家節能標準提出的“按戶計量，分戶調溫”的要求。通過調節分配器總管或各支環路調節閥的開度，可以輕松實現對各個房間溫度的控制，使室內溫度自動保持恒定。

2.4 保溫隔音，熱穩定性好

地暖系統由于增加了保溫層，具有非常好的隔音效果。同時由于具有較厚的混凝土和砂漿層作為蓄熱結構，系統的蓄熱能力強，因而熱惰性更強，熱穩定性好，抵抗外界干擾的能力強，即使在間歇供暖的條件下，室內溫度波動也比較小。對辦公樓，學校等可以間歇供暖的公建項目，具有明顯的節能效果。

2.5 壽命長、安全可靠

地暖系統采用的塑料管使用壽命大都在50年左右，遠高于普通焊接鋼管，埋地盤管采用整根管鋪設，地下不留接口，消除了滲漏隱患。管道不腐蝕，不結垢，系統運行期間只需定期檢查過濾器，維護費用低。地暖和散熱器的性能對比詳見表1。

3 設計要點

3.1 耗熱量計算

根據GB 50736民用建筑供暖通風及空氣調節設計規范(以下簡稱《規范》)的規定，建筑物耗熱量包括基本耗熱量、附加耗熱量和加熱冷風滲入的耗熱量。

值得注意的是，在計算耗熱量時應注意，與傳統散熱器不同，敷設加熱管的建筑地面和墻面，不存在通過地面或墻面向外的傳熱負荷，因此房間外圍護結構熱負荷不包括敷設加熱管輻射面的傳熱負荷，但這部分負荷應計算在輻射供暖房間熱媒的供熱量中。另外，地暖的室內計算可比散熱器供暖時的計算溫度低2℃，有些設計人員不注意，依然采用散熱器供暖時的計算溫度，造成能源浪費。

表1 散熱器與地暖綜合比較

3.2 室內環路的設計

低溫熱水地板輻射供暖系統室內環路的設計應注意以下幾點:

1)對于主要功能房間宜單獨設置環路，如老人和兒童居住的房間，因為這些人群對環境溫度比較敏感，單獨設置環路便于根據需要調節房間溫度，更加舒適。

2)溫度要求相同的房間可以合用環路，如餐廳和客廳。

3)一個環路負擔的房間不能超過3個，包括路過的房間。擔負的房間過多影響房間溫度的調節，因此原則上一個環路擔負的房間不能超過3個。

3.3 供熱房間伸縮縫的布置

混凝土的線膨脹系數為10×10－6m/(m·℃)，混凝土現澆板在受熱以后發生變形，體積膨脹向四周延伸，在熱量降低以后體積縮小向中心集中，這樣，由于熱脹冷縮而在現澆板內產生變形應力，當鋪設地板供暖以后，其溫度應力更大，不可避免地產生沿板長方向的裂縫。這種應力有可能傳遞到墻上，引起墻體的裂縫，因此伸縮縫的設置在低溫熱水地板輻射供暖工程中至關重要。JGJ 142—2012輻射供暖供冷技術規程規定:當地面面積超過30 m2或邊長超過6 m時，應按不大于6 m間距設置伸縮縫。其寬度不小于8 mm;在填充層與墻(含過門處)、柱等垂直構件的交接處，應預留不間斷伸縮縫，寬度不小于10 mm。伸縮縫中應填充高發泡聚乙烯泡沫塑料或彈性膨脹膏。