淺談地板輻射采暖技術

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     摘要：主要介紹了地板輻射采暖技術的歷史、優(yōu)缺點和設計上的幾個注意點。
    關鍵詞：地板輻射采暖、優(yōu)缺點、設計問題
    一 地板輻射采暖的歷史
    地板采暖是一種既古老又嶄新的技術。在很久以前中國人就發(fā)明了火炕，而且一直延續(xù)至今，這可以看作是地板輻射采暖的雛形。地板采暖正式起源于歐洲，但是最初由于水溫及材料等一系列問題而走過一段彎路。60年代由于采用了高溫水而引起腿部不適，影響其發(fā)展。70年代后期此問題得到解決，地板采暖得以加速發(fā)展。到1994年為止，法國約有20%的住宅建筑裝設了地板采暖系統(tǒng)，德國為40%，奧地利為25%，瑞士為48%。而且同時期的美、日及朝鮮等國隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，成為地板輻射采暖技術發(fā)展較快的國家。
    以上各國到目前為止，低溫地板輻射采暖使用已較廣泛，而在我國由于對該系統(tǒng)的熱工性能和供暖基本規(guī)律的認識尚不完備，對地板采暖的應用研究起步較晚，設計、施工及運行技術均不夠完善。早期主要作為輔助供暖手段，應用于不大適合單一散熱器供暖的高大建筑空間，以及有特殊需要的場合，例如:侯車大廳、公共建筑大堂和游泳池等。隨著住宅建設標準和居住者對熱舒適度要求的提高，在住宅中的應用逐年增加，尤其是在東北和西北地區(qū)。然而設計應用基本上停留于照搬國外樣本或資料模式。對原理的研究上并未取得明顯的進步，性質(zhì)上有所認識，但量的概念仍不足。
    二 地板輻射采暖的優(yōu)缺點
    地板輻射供暖是熱舒適度最好的一種供暖方式，但不一定能成為住宅供暖方式的首選，更不是唯一選擇。因為任何一種供暖方式，都會有其特定的優(yōu)勢和弊病，應根據(jù)具體工程條件，將所采用供暖方式的優(yōu)勢充分加以發(fā)揮，盡可能減少其弊病。
   （一）優(yōu)點
    1 與其它供暖方式相比有較高的舒適度
    (1)垂直溫度場分布比較均勻。且溫自下而上逐漸遞減，給人以腳暖頭涼的良好感覺，符合“溫足涼頂”的中醫(yī)健身理論。
各種供暖方式垂直溫度場分布均勻性比較（見表1）

    (2)在室溫相同的條件下，距地面0.05-0.15m(人體對冷暖的敏感部位)高度的溫度，較對流供暖方式約高8-10℃，對人體生理有益。
    (3)因為有上述的溫度分布，所以與對流供暖方式相比，空氣對流減弱，能減少室內(nèi)因空氣對流所產(chǎn)生的塵埃飛揚，有較好的空氣潔凈度。
    (4)由于地面層及混凝土層蓄熱量大，因此在間歇供暖的情況下，室內(nèi)溫度變化緩慢，熱穩(wěn)定性好。
    (5)平均輻射溫度適當,可減少人體輻射散熱（見表2）。
    2 與其它供暖方式相比較為節(jié)能和可使用低品位熱媒
    (1)由于垂直溫度分布的差別，有效區(qū)域內(nèi)相同溫度時，平均溫度最低。
    (2)由于可減少人體輻射散熱，與對流供暖相比，可取得2-3℃的等效舒適溫度。
    以上兩項因素綜合，節(jié)能幅度約為10%-20%。對于住宅，主要是等效舒適溫度，節(jié)能幅度約為10%。

    3有利于建筑裝飾
    采用傳統(tǒng)散熱器采暖方式，一般100平方米占有效使用面積達2平方米左右，而且上下立管、橫管諸多，給用戶裝修和使用帶來諸多不便，還影響室內(nèi)美觀。采用低溫地板輻射采暖，管道全部埋入地下，地上用一個分集水器進行控制，基本不占用室內(nèi)空間，方便裝修和家具布置，營造美觀的室內(nèi)環(huán)境。
    4 有利于實施分戶熱計量
    5 有利于隔聲和降低樓板撞擊聲
    由于地暖特殊的地面構造，上下層不采暖時，中間層的采暖效果幾乎不受影響，且可以大大減少上層對下層的噪音干擾。
6 經(jīng)濟比較并不占劣勢
    由于塑料類管材生產(chǎn)的發(fā)展和市場競爭，地暖的造價已呈大幅度降的趨勢，已從按建筑面積計的100元/m2，下降到60-70元/m2左右。
   （二）缺點
    1、僅適合于建筑熱工條件較佳的節(jié)能住宅。不節(jié)能住宅地面溫度超標，降低舒適度。
    2、需占用空間高度至少80mm，與不設置輻射供暖的室內(nèi)其它空間形成一定高差，需增加地面荷載約120kg/m2。
    3、地面二次裝修時，易被損壞。裝修宜一次到位。
    4、因對熱媒溫度和流量的要求不同，需設置單獨熱源系統(tǒng)。
    5、因熱媒溫差較小，相應流量較大，熱媒輸送管道斷面和輸送能耗較散熱器供暖系統(tǒng)約增大一倍。
    6、地板采暖要求建筑層高增加6-8厘米，管道安裝需與土建施工同步進行。
    7、技術原理和設計基礎資料環(huán)節(jié)，仍處在認識過程中，滯后于應用。
    三 設計上存在的一些需解決的問題
    目前，地板輻射供暖工程的設計幾乎都是由專業(yè)從事地板輻射供暖的工程承包單位全權負責，這些單位并不具備合法的設計資格，其實際設計水平差距較大。而如前所論及，地板輻射供暖的技術原理和設計基礎資料環(huán)節(jié)，大多套用不同途徑的國外資料，與實際應用條件有較大差異，許多深層次問題仍處在認識過程中。一般設計單位只是應開發(fā)建設單位的要求，提供按對流采暖方式的熱負荷計算結果，對設計結果不負整體技術責任。因而設計上存在許多問題急待加以規(guī)范。
    以下是應解決好的設計中的一些問題:
    1 設計室溫和計算室溫的確定。
    考慮等效舒適溫度，按設計室溫降低2℃作為計算室溫。
    2 按常規(guī)對流供暖方式進行負荷計算及其修正。
    按計算室溫計算負荷，不計算設有輻射供暖地板地面的傳熱量。
    3 在計算采暖熱負荷時要扣除上層地板向下的傳熱量，確定所需輻射供暖地板的有效散熱量Q1。
    輻射供暖地板向下部的散熱量Q2，按以下兩種情況計算。加熱管以下有絕熱層時:Q2=0.1-0.2Q1；加熱管以下無絕熱層時:Q2=0.3-0.5Q1。
    4．管路布置時應注意保證地面溫度合適且分布均勻。
    地面溫度高低和分布均勻程度主要受埋管深度h、管間距s、布管方式等影響。有的設計人員按資料提供的地板散熱量直接查取管間距，甚至根據(jù)經(jīng)驗確定管間距，而忽略了其適用條件。如某工程設計時供回水溫度為50℃/40℃，室內(nèi)溫度為18℃，管間距為250mm，地面層為木地板，地板散熱量約89W/m2。由于某種原因供回水溫度改為55℃/45℃,供回水溫差沒有變，施工時未做變更，結果實際運行時，室內(nèi)溫度卻高達23～24℃，溫升約5～6℃，地表溫度也升高了5℃左右。
總之，低溫地板輻射采暖系統(tǒng)設計應認真計算，不應簡單按經(jīng)驗套用，否則一方面將造成室內(nèi)不舒適，另一方面造成能源的浪費。