浅谈地板辐射采暖技术

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     摘要：主要介绍了地板辐射采暖技术的历史、优缺点和设计上的几个注意点。
    关键词：地板辐射采暖、优缺点、设计问题
    一 地板辐射采暖的历史
    地板采暖是一种既古老又崭新的技术。在很久以前中国人就发明了火炕，而且一直延续至今，这可以看作是地板辐射采暖的雏形。地板采暖正式起源于欧洲，但是最初由于水温及材料等一系列问题而走过一段弯路。60年代由于采用了高温水而引起腿部不适，影响其发展。70年代后期此问题得到解决，地板采暖得以加速发展。到1994年为止，法国约有20%的住宅建筑装设了地板采暖系统，德国为40%，奥地利为25%，瑞士为48%。而且同时期的美、日及朝鲜等国随着塑料工业的发展，成为地板辐射采暖技术发展较快的国家。
    以上各国到目前为止，低温地板辐射采暖使用已较广泛，而在我国由于对该系统的热工性能和供暖基本规律的认识尚不完备，对地板采暖的应用研究起步较晚，设计、施工及运行技术均不够完善。早期主要作为辅助供暖手段，应用于不大适合单一散热器供暖的高大建筑空间，以及有特殊需要的场合，例如:侯车大厅、公共建筑大堂和游泳池等。随着住宅建设标准和居住者对热舒适度要求的提高，在住宅中的应用逐年增加，尤其是在东北和西北地区。然而设计应用基本上停留于照搬国外样本或资料模式。对原理的研究上并未取得明显的进步，性质上有所认识，但量的概念仍不足。
    二 地板辐射采暖的优缺点
    地板辐射供暖是热舒适度最好的一种供暖方式，但不一定能成为住宅供暖方式的首选，更不是唯一选择。因为任何一种供暖方式，都会有其特定的优势和弊病，应根据具体工程条件，将所采用供暖方式的优势充分加以发挥，尽可能减少其弊病。
   （一）优点
    1 与其它供暖方式相比有较高的舒适度
    (1)垂直温度场分布比较均匀。且温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉，符合“温足凉顶”的中医健身理论。
各种供暖方式垂直温度场分布均匀性比较（见表1）

    (2)在室温相同的条件下，距地面0.05-0.15m(人体对冷暖的敏感部位)高度的温度，较对流供暖方式约高8-10℃，对人体生理有益。
    (3)因为有上述的温度分布，所以与对流供暖方式相比，空气对流减弱，能减少室内因空气对流所产生的尘埃飞扬，有较好的空气洁净度。
    (4)由于地面层及混凝土层蓄热量大，因此在间歇供暖的情况下，室内温度变化缓慢，热稳定性好。
    (5)平均辐射温度适当,可减少人体辐射散热（见表2）。
    2 与其它供暖方式相比较为节能和可使用低品位热媒
    (1)由于垂直温度分布的差别，有效区域内相同温度时，平均温度最低。
    (2)由于可减少人体辐射散热，与对流供暖相比，可取得2-3℃的等效舒适温度。
    以上两项因素综合，节能幅度约为10%-20%。对于住宅，主要是等效舒适温度，节能幅度约为10%。

    3有利于建筑装饰
    采用传统散热器采暖方式，一般100平方米占有效使用面积达2平方米左右，而且上下立管、横管诸多，给用户装修和使用带来诸多不便，还影响室内美观。采用低温地板辐射采暖，管道全部埋入地下，地上用一个分集水器进行控制，基本不占用室内空间，方便装修和家具布置，营造美观的室内环境。
    4 有利于实施分户热计量
    5 有利于隔声和降低楼板撞击声
    由于地暖特殊的地面构造，上下层不采暖时，中间层的采暖效果几乎不受影响，且可以大大减少上层对下层的噪音干扰。
6 经济比较并不占劣势
    由于塑料类管材生产的发展和市场竞争，地暖的造价已呈大幅度降的趋势，已从按建筑面积计的100元/m2，下降到60-70元/m2左右。
   （二）缺点
    1、仅适合于建筑热工条件较佳的节能住宅。不节能住宅地面温度超标，降低舒适度。
    2、需占用空间高度至少80mm，与不设置辐射供暖的室内其它空间形成一定高差，需增加地面荷载约120kg/m2。
    3、地面二次装修时，易被损坏。装修宜一次到位。
    4、因对热媒温度和流量的要求不同，需设置单独热源系统。
    5、因热媒温差较小，相应流量较大，热媒输送管道断面和输送能耗较散热器供暖系统约增大一倍。
    6、地板采暖要求建筑层高增加6-8厘米，管道安装需与土建施工同步进行。
    7、技术原理和设计基础资料环节，仍处在认识过程中，滞后于应用。
    三 设计上存在的一些需解决的问题
    目前，地板辐射供暖工程的设计几乎都是由专业从事地板辐射供暖的工程承包单位全权负责，这些单位并不具备合法的设计资格，其实际设计水平差距较大。而如前所论及，地板辐射供暖的技术原理和设计基础资料环节，大多套用不同途径的国外资料，与实际应用条件有较大差异，许多深层次问题仍处在认识过程中。一般设计单位只是应开发建设单位的要求，提供按对流采暖方式的热负荷计算结果，对设计结果不负整体技术责任。因而设计上存在许多问题急待加以规范。
    以下是应解决好的设计中的一些问题:
    1 设计室温和计算室温的确定。
    考虑等效舒适温度，按设计室温降低2℃作为计算室温。
    2 按常规对流供暖方式进行负荷计算及其修正。
    按计算室温计算负荷，不计算设有辐射供暖地板地面的传热量。
    3 在计算采暖热负荷时要扣除上层地板向下的传热量，确定所需辐射供暖地板的有效散热量Q1。
    辐射供暖地板向下部的散热量Q2，按以下两种情况计算。加热管以下有绝热层时:Q2=0.1-0.2Q1；加热管以下无绝热层时:Q2=0.3-0.5Q1。
    4．管路布置时应注意保证地面温度合适且分布均匀。
    地面温度高低和分布均匀程度主要受埋管深度h、管间距s、布管方式等影响。有的设计人员按资料提供的地板散热量直接查取管间距，甚至根据经验确定管间距，而忽略了其适用条件。如某工程设计时供回水温度为50℃/40℃，室内温度为18℃，管间距为250mm，地面层为木地板，地板散热量约89W/m2。由于某种原因供回水温度改为55℃/45℃,供回水温差没有变，施工时未做变更，结果实际运行时，室内温度却高达23～24℃，温升约5～6℃，地表温度也升高了5℃左右。
总之，低温地板辐射采暖系统设计应认真计算，不应简单按经验套用，否则一方面将造成室内不舒适，另一方面造成能源的浪费。