地面輻射供暖設計與應用

地面輻射供暖設計與應用佛山佛塑科技集團股份有限公司低溫熱水地面輻射采暖系統(tǒng)概述低溫熱水地面輻射采暖系統(tǒng)，簡稱地暖，是以低溫熱水為熱媒，通過預埋在房間地面下的地暖專用熱水管雙向循環(huán)來加熱地板，使地板表面溫度達到26℃～32℃，進而實現(xiàn)由地面向房間均勻的輻射熱量達到供暖。其所需供暖熱水溫度一般不超過60℃。低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)以采暖房間的整個地面作為散熱面，散熱面積大，散熱面表面溫度遠低于傳統(tǒng)散熱片，熱量大部分以熱輻射形式散出，是一種節(jié)能并對房間熱微氣候進行相應調節(jié)的供暖系統(tǒng)，是一種世界公認的衛(wèi)生條件和舒適程度都十分理想的最佳供暖方式。

地暖系統(tǒng)的應用地面輻射采暖技術早在本世紀三十年代，就在發(fā)達國家開始應用。我國自五、六十年代就有一些科研人員開始了地板供暖技術方面的研究工作，并將該技術應用在人民大會堂、華僑飯店等工程中。但由于受到當時的技術條件和材料工業(yè)的限制，只能選用鋼管（或銅管）成本高、接口多、易滲漏，特別是無法避免電化學腐蝕、易引起地面龜裂等問題，使地面供暖技術的應用受到了極大的限制。

隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了抗老化、耐高溫、耐高壓、易彎曲的新型化學管材（XPAP鋁塑復合管、PEXc管、PB管、PE-RT等）和輕質隔熱的高效保溫材料，為地板輻射采暖技術提供了可靠的材料保證，這種新型化學管材（XPAP鋁塑復合管、PEXc管、PB管、PE-RT等）應用在地板輻射供暖系統(tǒng)中，具有耐腐蝕、抗老化、成本低、地面下無接口、不滲漏、不易結垢、抗低溫達零下40℃而不凍裂、水阻力小等優(yōu)點，并且連續(xù)使用壽命可達五十年以上。從七十年代開始，低溫熱水地面輻射采暖技術在發(fā)達國家就開始了廣泛應用。不僅大量用于飯店、展覽館、商場、游泳館等大型公共建筑，而且已普及到住宅甚至使用在戶外停車場、公路坡道、花圃、草坪（足球場）、養(yǎng)雞（豬）場及農業(yè)種植大棚等場所。歐美等國應用地面輻射供暖面積占新住宅面積的80%以上，甚至未設置地面輻射供暖系統(tǒng)的住宅很難售出。地暖系統(tǒng)的優(yōu)點

1、潔凈、衛(wèi)生、舒適

地暖是熱量通過地板主要以輻射的方式散熱，其特點是熱源面積大、溫度低，對流少，不易引起揚塵，室內空氣清潔衛(wèi)生。室溫自下而上逐漸遞減，給人以腳暖頭涼的舒適感覺。2、高效、節(jié)能、運行費用低

地暖在人體受益的高度內溫度較高、熱媒傳輸熱損失小、可利用低品位熱源，節(jié)省能源。維修簡便，僅需定期清洗過濾器的過濾網(wǎng)?？煞奖愕卦诜炙髑鞍惭b計量表，易實現(xiàn)分戶計量。3、地暖有較好的蓄熱性

由于地面層和混凝土層熱容量大，因此在間歇供熱的條件下，室內溫度變化不明顯。4、不占室內面積易裝修

地暖系統(tǒng)里的熱水管道，除使用中可調節(jié)的分、集水器及閥門外，全部埋在地面以下，不占任何使用面積，便于裝修和家具布置。5、使用壽命長

來保利PEXc管用于低溫熱水地面輻射采暖，在設計使用條件下使用，壽命可達50年以上。低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的設計

一、一般規(guī)定

1、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的供、回水溫度應由計算確定。民用建筑供水溫度宜采用35-50℃，不應超過60℃，供、回水溫差宜小于或等于10℃。2、采用低溫熱水地面輻射供暖方式時，地面的表面平均溫度應符合下表的規(guī)定。

地面的表面平均溫度（℃）

區(qū)域特征適宜范圍最高限值人員經(jīng)常停留區(qū)25-2831人員短期停留區(qū)28-30

32無人停留區(qū)35-4042浴室及游泳池30-33333、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的工作壓力，不宜大于0.8MPa；建筑物高度超過50m時，宜豎向分區(qū)設置。

4、無論采用何種熱源，低溫熱水地面輻射供暖熱媒的溫度、流量和資用壓差等參數(shù)，都應和熱源系統(tǒng)相匹配；同時熱源系統(tǒng)應設置相應的控制裝置，滿足低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)運行與調節(jié)的需要。

5、低溫熱水地面輻射供暖工程施工圖設計文件的內容和深度,應符合下列要求：

（1）施工圖設計文件應以施工圖紙為主,包括：圖紙目錄、設計說明、加熱管布置平面圖、分、集水器、地面構造圖等內容；

（2）設計說明中應詳細說明供暖室內、外計算溫度、熱源及熱媒參數(shù)、加熱管技術數(shù)據(jù)、規(guī)格（公稱外徑X壁厚）；標明使用的具體條件如工作溫度、工作壓力以及絕熱層材料的導熱系數(shù)、容重（密度）、規(guī)格、厚度等；

（3）平面圖中應繪出加熱管道的具體布置形式，標明敷設間距、各環(huán)路編號、加熱管的管徑、計算長度等。

二、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)地面構造作法

1、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的地面結構，宜由基層（樓板或與土壤相鄰的地面）、找平層、絕熱層（上部敷設加熱管）、伸縮縫、填充層和地面層組成。

（1）當工程允許地面按雙向散熱進行設計時，各樓層間的樓板上部可不設絕熱層。

（2）與土壤相鄰的地面，必須設絕熱層，絕熱層下部應設置防潮層。直接與室外空氣相鄰的樓板，也必須設絕熱層。

（3）對于潮濕房間如衛(wèi)生間、游泳館等，在填充層上部應設置隔離層。

2、采用低溫熱水地面輻射供暖方式時，宜優(yōu)先采用熱阻小于0.05㎡·K/W的材料作為面層。

3、當面層采用帶龍骨的架空木地板時，加熱管應敷設在木地板下部、龍骨之間的絕熱層上，這時可不設置豆石混凝土填充層。

4、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)絕熱層采用聚苯乙烯泡沫塑料板或發(fā)泡水泥時，其厚度不應小于下面表一及表二規(guī)定值，若采用其它隔熱材料時，可根據(jù)熱阻相當?shù)脑瓌t確定厚度。表一聚苯乙烯泡沫塑料板絕熱層厚度（mm）表二發(fā)泡水泥絕熱層厚度（mm）

注：采用模塑型聚苯乙烯泡沫塑料、絕熱層厚度宜再增加10mm；采用其他泡沫塑料絕熱材料時，可根據(jù)阻力相當?shù)脑瓌t確定厚度。

樓層之間樓板上的絕熱層20與土壤或不供暖房間相鄰的地板上30與室外空氣相鄰的地板上的絕熱層

40絕熱層位置干體積密度（kg/m3）

350400450樓層之間樓板上的絕熱層354045與土壤或不供暖房間相鄰的地板上404550與室外空氣相鄰的地板上的絕熱層

5055605、

采用預制溝槽保溫板或預制輕薄供暖板時，絕熱層設置應符合下列要求：（1）如下層為供暖房間，可不另外設置絕熱層。（2）底層土壤上部的絕熱層宜采用發(fā)泡水泥。（3）直接與室外空氣接觸的樓板以及與不供暖房間相鄰的地板，絕熱層宜設在樓板下，絕熱材料宜采用泡沫塑料絕熱板。（4）絕熱層厚度不應小于表3.2.4的規(guī)定值預制溝槽保溫板和預制輕薄供暖板供暖地面的絕熱層厚度

注：采用泡沫塑料類絕熱材料時，模塑型聚苯乙烯泡沫塑料絕熱層厚度宜再增加10mm，其他泡沫塑料絕熱材料可根據(jù)阻力相當?shù)脑瓌t確定厚度。

絕熱層位置絕熱材料厚度（mm）與土壤接觸的底層地板上發(fā)泡水泥干體積密度（kg/m3）350354004045045與室外空氣相鄰的地板下聚苯乙烯泡沫塑料40與不供暖房間相鄰的地板下聚苯乙烯泡沫塑料306、在與內外墻、柱及過門等垂直部件交接處應敷設不間斷的伸縮縫，伸縮縫寬度不應小于20mm，伸縮縫宜采用聚苯乙烯或高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料；當?shù)孛婷娣e超過30㎡或邊長超過6m時，應設置伸縮縫，伸縮縫寬度不宜小于8mm，伸縮縫宜采用高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或內滿填彈性膨脹膏。

7、填充層的材料宜采用C15豆石混凝土，豆石粒徑不宜大于12mm。填充層的厚度不宜小于50mm。如地面荷載大于20KN/m2時，應會同結構設計人員采用加固措施。

混凝土填充式熱水供暖地面構造（一）

（泡沫塑料絕熱層）混凝土填充式熱水供暖地面構造（二）

（發(fā)泡水泥絕熱層）三、地面輻射供暖系統(tǒng)供暖熱負荷的計算

1、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的供暖熱負荷，應按《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GB50019）的有關規(guī)定進行計算。

2、計算全面低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的耗熱量時，室內計算溫度的取值應降低2℃，或取計算總耗熱量的90－95％。

3、局部地面輻射供暖系統(tǒng)的耗熱量，可按整個房間全面輻射供暖所算得的耗熱量乘以該區(qū)域面積與所在房間面積的比值和下表中所規(guī)定的附加系數(shù)確定。

局部輻射供暖熱負荷的附加系數(shù)供暖區(qū)面積與房間總面積比值0.550.400.25計算系數(shù)0.720.540.384、進深大于6m的房間，宜以距外墻6m為界分區(qū)，分別計算供暖熱負荷和進行加熱管布置。

5、敷設加熱管的建筑地面，不應計算地面的傳熱損失。

6、計算低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的供暖熱負荷時,不考慮高度附加。

7、采用集中供暖分戶熱計量或分戶獨立熱源的低溫熱水地面輻射供暖的系統(tǒng)，應考慮間歇供暖和戶間傳熱等因素，宜對計算的熱負荷增加一定的附加值。

四、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的地面散熱量

1、單位地面面積的散熱量q（W/㎡）應按下式計算：

q=qf+qd

單位地面面積輻射傳熱量：

qf=5x108<(tpj+273)4-(AUST+273)4>

單位地面面積對流傳熱量：

qd=α(tpj-tn)n

式中：tpj—地面的表面平均溫度（℃）；

AUST—室內非加熱表面的面積加權平均溫度（℃）；(詳見附錄B)

α—常數(shù)，向上傳熱時，α＝2.17；向下傳熱時,α=0.14；

n—指數(shù)，向上傳熱時，n＝1.31；向下傳熱時,n=1.25；

tn—室內計算溫度（℃）。

2、確定地面所需的散熱量時,應將第三節(jié)計算的房間供暖熱負荷扣除來自上層地板向下的散熱量。

3、單位地面面積所需的散熱量應按下式計算：

qx＝Q／F

式中:qx——單位地面面積所需的散熱量（W/㎡）；

Q——房間所需的地面散熱量（W）；

F——敷設加熱管的地面面積（㎡）。

4、確定地面散熱量時,必須校核地面的表面平均溫度,確保其不高于表3.1.3的最高限值；否則應改善建筑熱工性能或設置其它輔助供暖設備，減少低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)負擔的熱負荷。tpj與單位地面面積所需散熱量之間，近似關系為：

tpj=tn+9(qx/100)0.909℃

式中：tn—室內計算溫度（℃）；

qx—單位地面的散熱量，W/㎡。

5、熱媒的供熱量，應包括地面向上的散熱量和向下層或向土壤傳熱的熱量損失。

6、地面散熱量應考慮家俱及其它地面覆蓋物的影響。

7、單位地面面積的散熱量和向下傳熱的熱損失，均應通過計算確定。

五、加熱管系統(tǒng)設計

1、集中供暖系統(tǒng)的水質,應符合《供熱采暖系統(tǒng)水質及防腐技術規(guī)程》DBJ01-619的要求。2、戶內系統(tǒng)的熱媒溫度、壓力或資用壓差等參數(shù)與熱源不匹配時，應根據(jù)需要采取設置換熱器或混水裝置等措施。換熱器或混水裝置宜接近終端用戶。系統(tǒng)示例見附錄H。3、采用集中熱源的住宅建筑,樓內熱水地面供暖系統(tǒng)設計應符合下列要求：（1）應采用共用立管的分戶獨立系統(tǒng)形式。（2）同一對立管宜連接負荷相近的戶內系統(tǒng)。（3）一對共用立管在每層連接的戶數(shù)不宜超過3戶，共用立管連接的戶內系統(tǒng)總數(shù)不宜多于40個。（4）共用立管接向戶內系統(tǒng)的供、回水管應分別設置關斷閥，關斷閥之一應具有調節(jié)功能，宜采用靜態(tài)平衡閥。（5）共用立管和分戶關斷調節(jié)閥門，應設置在戶外公共空間的管道井或小室內。（6）每戶的一次分水器、集水器，以及必要時設置的熱交換器或混水裝置等入戶裝置宜設置在戶內。4.獨立熱源的戶內系統(tǒng)，循環(huán)水泵的流量、揚程應符合戶內供暖系統(tǒng)的需求；系統(tǒng)定壓值應符合加熱管或預制輕薄供暖板的承壓要求。5.應按下列原則配置一次分水器、集水器的分支環(huán)路（1）連接在同一分水器、集水器的相同管徑的各環(huán)路長度宜接近；現(xiàn)場敷設加熱管時，各環(huán)路加熱管長度不宜超過120m；預制輕薄供暖板各路輸配管的供回水管總長度不宜超過50m；當各環(huán)路長度差距較大時，宜采用不同管徑的加熱管，或在每個分支環(huán)路上設置平衡裝置。（2）住宅應分別為每個主要房間配置獨立的環(huán)路，面積小的附屬房間加熱管或輸配管可以串聯(lián)。（3）進深和面積較大的房間,當分區(qū)域計算熱負荷時，各區(qū)域應配置獨立的環(huán)路。6.加熱管的敷設間距和供暖板的鋪設面積，應根據(jù)地面散熱量、室內計算溫度、平均水溫、地面?zhèn)鳠釤嶙璧却_定。

7.現(xiàn)場敷設的加熱管應根據(jù)房間的熱工特性和保證地表面溫度均勻的原則,并考慮采用管材允許的最小彎曲半徑，分別采用回折型（旋轉型）或平行型（直列型）等布管方式。熱負荷明顯不均勻的房間,宜采用將高溫管段優(yōu)先布置于房間熱負荷較大的外窗或外墻側的方式。布管方式可參考下表加熱管布置方式示例

回折型布置平行型布置雙平行布置地暖設計圖示例8.加熱管應根據(jù)其工作溫度、工作壓力、使用壽命、施工和環(huán)保性能等因素，經(jīng)綜合考慮和技術經(jīng)濟比較后確定。加熱管壁厚應按系統(tǒng)實際工作條件確定?？砂聪卤磉x擇9.加熱管和預制輕薄供暖板的輸配管流速不宜小于0.25m/s。10.預制輕薄供暖板的輸配管管材宜采用與供暖板內加熱管相同的管材。塑料加熱管的物理力學性能

項目PB管PE-Xc管PE-RT管20℃，1h液壓試驗環(huán)應力(MPa)15.5012.0010.0095℃，1h液壓試驗環(huán)應力(MPa)—4.80—95℃，22h液壓試驗環(huán)應力(MPa)6.504.70—95℃，165h液壓試驗環(huán)應力)MPa)6.204.603.5595℃，1000h液壓試驗環(huán)應力(MPa）6.004.403.50110℃，8760h熱穩(wěn)定性試驗環(huán)應力(MPa)2.402.501.90縱向尺寸收縮率（%）≤2≤3＜3交聯(lián)度（%）—

≥60%—

0℃耐沖擊（%）—

—

—

管材與混配料熔體流動速率之差≤0.3g/10min(190℃、5kg條件下)

—變化率≤原料的30％(190℃、2.16kg條件下)按管材系列（S）確定的管材公稱壁厚（mm）工作壓力PD=0.4MPa

工作壓力PD=0.6MPa

公稱外徑(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管公稱外徑(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管100.50.80.8100.60.81.0121.31.31.3121.31.31.3161.31.81.3161.31.81.5201.31.91.5201.31.92.0251.31.92.0251.51.92.3工作壓力PD=0.8MPa

工作壓力PD=1.0MPa

公稱外徑(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管公稱外徑(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管100.81.01.2101.01.21.4121.31.31.4121.31.41.7161.31.82.0161.82.02.2201.31.92.3201.92.32.8251.52.32.8252.32.83.5六、熱水系統(tǒng)分、集水器及附件的選用和設計1.分水器、集水器直徑應不小于總供回水管直徑，且最大斷面流速不宜大于0.8m/s。每個分水器、集水器分支環(huán)路不宜多于8路。每個分支環(huán)路均應可單獨關斷。2.分水器、集水器應安裝下列閥門和附件，其安裝位置可參考下面附表。（1）主管關斷閥、過濾器、泄水閥、排氣閥，以及支路關斷閥或調節(jié)閥；（2）采用分戶熱計量的系統(tǒng)應安裝相應的熱計量裝置；（3）采用分戶或分區(qū)域總體溫控的系統(tǒng)，以及分環(huán)路或分室溫控的系統(tǒng)，應在相應位置安裝由室溫控制的自動調節(jié)閥；（4）當采用預制輕薄供暖板時，還應安裝螺旋脫氣除污器。3.在分水器的總進水管與集水器的總出水管之間宜設置旁通管，旁通管上應設置閥門。4.分水器、集水器上應設置手動或自動排氣閥。直接供暖系統(tǒng)示意注：分水器、集水器上下位置，熱計量裝置設置在供水管或回水管，均為示意，可根據(jù)工程情況確定采用兩通閥的混水系統(tǒng)

七、熱水系統(tǒng)管道水力計算

1.加熱管的壓力損失△P（Pa），可按下式計算：

△P=△Pm+△Pj

沿程壓力損失△Pm：

△Pm=λPa

局部壓力損失△Pj：

Pj＝Pa

式中：λ—管道摩擦系數(shù)；

d—管道內徑（m）；

—管道長度（m）；

ρ—水的密度（㎏／m3）；

υ—水的流速（m/s）；

ζ—局部阻力系數(shù)。

2.塑料管的摩擦系數(shù)，可近似統(tǒng)一按下式計算：

.

式中λ－摩擦阻力系數(shù)；

b－水的流動相似系數(shù)；

b＝1＋

式中Res為阻力平方區(qū)的臨界雷諾數(shù)，

ke－管子的當量粗糙度，m，對塑料管，ke=1×10-5m；

di－管子的計算內徑，m

di=0.5(2do＋do－4s－2s)（2）

式中do－管外徑，m；

do－管外徑允許誤差，m；

s－管壁厚，m；

s－管壁厚允許誤差，m。

Rep－實際雷諾數(shù)，Rep=,其中為水的流速，m/s；為與溫度有關的運動黏度，m2/s。

3.加熱管的局部壓力損失應通過計算確定，加熱管局部阻力系數(shù)ξ值可按附錄E－3選用。4.每套分、集水器環(huán)路（自分水器總進水管閥門起，至集水器總出水管閥門為止）的總壓力損失（不包括熱量表和恒溫閥的局部阻力），不宜超過30kPa。

八、熱計量和室溫控制

1、新建住宅熱水供暖系統(tǒng),應設置分戶熱計量和溫度控制裝置。

2、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的分戶熱計量,應符合下列要求：

（1）應采用共用立管的分戶獨立系統(tǒng)形式；

（2）熱量表前應設置過濾器；

（3）供暖系統(tǒng)的水質,應符合國家現(xiàn)行標準《工業(yè)鍋爐水質》（GB1576）的要求；

（4）共用立管和入口裝置,宜設置在管道井內；管道井宜鄰樓梯間或戶外公共空間。

（5）每一對共用立管在每層連的戶數(shù)不宜超過3戶。

3、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)室內溫度的控制,可選取如下列出的一種方式：

（1）在加熱管與分、集水器的接合處,分路設置調節(jié)性能好的閥門,通過手動調節(jié)來控制室內溫度；

（2）在加熱管與分、集水器的接合處，分路設置遠傳型自力式或電動式恒溫控制閥,通過各房間內的溫度控制器控制相應回路上的調節(jié)閥，使室內溫度自動保持恒定。調節(jié)閥也可內置于集水器中。采用電動控制時，房間溫控器與分、集水器之間應預埋電線。

（3）在各個房間的加熱管（加熱管局部沿墻槽抬高至1.4m）上裝置自力式恒溫控制閥，使室溫保持恒定。

4、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)應在熱源處設置供熱溫度調節(jié)控制裝置。

總體（分戶）控溫示意圖

分環(huán)路（分室）控溫示意圖

混水系統(tǒng)分戶控溫示意圖

地暖設計注意事項

地暖在我國還是一種新型的家庭采暖方式，特別在中部及長江以南地區(qū)，地暖設計安裝還不夠成熟規(guī)范，但地暖在我國已經(jīng)得到了廣泛的運用，而且地暖采暖的需求還在不斷的增長，未來會有更多的家庭用戶選擇地暖，在地暖設計安裝中我們應當如何保證地暖的質量和使用效果，下面根據(jù)一些設計單位多年以來的地暖設計經(jīng)驗，分析一下在地暖設計安裝中我們要注意哪些事項。地暖設計注意事項一：地暖產品設計要適合

地暖產品的設計很重要，就拿集中供暖系統(tǒng)來講，為了更好的控制地暖所需的供水溫度，就需要設計混水降溫裝置，可是有很多公司為了降低成本在地暖設計時不設計混水降溫裝置，只是以通過調節(jié)集水器上的調節(jié)閥控制水流量，這樣的做法是不符合設計要求的，為了保證地暖系統(tǒng)日后安全合理的運行一定要根據(jù)供暖系統(tǒng)進行產品設計。地暖設計注意事項二：溫控設計要適度

地暖的節(jié)能最大化主要體現(xiàn)在溫控系統(tǒng)上，是不是溫控系統(tǒng)用越多越好呢?如果戶型較小的話，溫控系