地暖供热的设计与应用研究

在沈阳，地暖供热作为一项新技术正在许多新建楼盘被广泛推广和应用，其使用效果和施工中出现的一些问题如龟裂等都与地暖系统的设计密切相关。良好的设计是良好施工的基础，我们应当经过严密认真的计算与细致的研究做出最好的设计方案。

1 设计依据

(1)《地暖通风及空气调节设计规范》(2001年版、修订版) ;

(2)《实用供热设计手册》;

(3)《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》;

(4)《低温热水地板辐射采暖工程技术规程》;

(5)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》;

(6)与建设单位签订的合同、设计委托书。

2 地暖系统设计主要参数

(1)地板表面的平均温度：

① 人员经常停留的地面，宜采用24℃-26℃，温度上限值28℃。

② 人员短期停留的地面，宜采用28℃-30℃，温度上限值32℃。

③ 无人员停留的地面，宜采用35℃-40℃，温度上限值42℃。

(2)供回水温度：

① 供水温度的上限值60℃、65℃、70℃、75℃等。从安全和使用寿命考虑，民用建筑的供水温度不应超过60℃。

② 供回水温差宜小于或等于10℃。

(3)热负荷：

① 全面辐射采暖的热负荷，应按有关规范进行。对计算出的热负荷乘以0.9-0.95修正系数或将室内计算温度取值降低2℃均可。

② 局部采暖的热负荷，应再乘以附加系数。

(4)有效散热面：

计算有效散热量时，必须重视室内设备、家具及地面覆盖物对有效散热面积的影响。

(5)填充层：

① 厚度不宜小于50mm。

② 当面积超过30m?2或长度超过6m时，填充层宜设置间距小于或等于6m，宽度大于或等于5mm的伸缩缝。面积较大时，间距可适当增大，但不宜超过10m。

③ 加热管穿过伸缩缝时，宜设长度不大于100mm的柔性套管。

(6)压力：

工作压力不宜大于0.8MPa。如超过应采取措施。

(7)流速：

加速管内水的流速不应小于0.25m/s，不超过0.5m/s。同一集配装置的每个环路加热管长度应尽量接近，一般不超过100m，最长不能超过120m。每个环路的阻力不宜超过30Kpa。

(8)绝热层：

楼板结构层间应设绝热层，宜采用PS板，容量≥20kg/m3，厚度不宜小于25mm。

3 设计步骤

(1)方案设计：

① 根据建筑施工图及相关数据，计算建筑物热负荷。

② 与建筑其他相关专业(水、电、装饰等)协调地暖系统设计有关间距。

③ 确定集配装置(分水器)的位置。

(2)施工设计：

① 计算建筑物的有效散热负荷;

② 计算建筑物的有效散热面积;

③ 地暖系统布置及水力计算;

④ 其他附属设备选择;

⑤ 与相关专业会签，并经审核绘制出正式施工图。

(3)设计完成，应将设计各有关资料，打印装订成册。

4 设计应注意的几个问题

(1)采用分户独立式热源或集中采暖负荷的90%。或将房间温度降低2℃计算;

(2)在住宅中应用，应考虑家具遮挡等因素对散热量的影响，乘以适当修正系数;

(3)垂直相邻房间，除顶层外，各层均应按房间采暖热负荷扣除来自上层的热量，确定房间所需散热量;

(4)不同地面材质、散热量不同，为保证室温要求，设计时应尽量按散热量比石材低的木材板考虑，用户即使选用石材类做地面，也不会影响采暖效果;

(5)为满足一户中各朝向房间室温的匀衡，耗热量计算中应考虑方向附加及附减。外墙多的房间，热损失多，加热管必然密些。南向中间房间热损失少，管间距必然大些;

(6)尽量考虑将生产冷水管布置在地板采暖结构层中，但应避免管相互穿越;

(7)合理划分环路区域，尽量做到分室控制，避免与其它管线交叉;

(8)设计中应特别注意，同一分集水器上管长尽量保持一致，避免造成阴力失衡和管材浪费;

(9)对以独立式燃气炉为热源的系统，应控制管长≤90m，以减少阻力，并特别注意阴力平衡和管内流速问题;

(10)为保证地面不裂，管间距不得小于100mm，局部过密处在管上皮10mm处加钢丝网。为保障地温度均匀性，管间距不易大于350mm;

(11)供回水温度宜小于60℃(最大不超过70℃)，供回水温差应小于10℃，系统工作压力不宜超过0.8MPa;

(12)无论采用何种热源，地板采暖与供回水系统的温度、水量和所用压差等参数都应匹配;

(13)应特别注意在设计选择参数时，PEX管内流速不得小于0.25m/s，否则会产生气塞现象;

(14)根据规范，在长度超过6-8m应设置膨胀缝材。每30-40m?2应设膨胀缝材，但膨胀缝并不是越多越好，应合理设置;

(15)确保地板采暖层的厚度(不包括面层厚度)，住宅厚度为≥70mm(复合保温厚度20mm，豆石混凝土厚度为50mm，管上皮豆石混凝土的厚度不少于30mm;

(16)不同地面标高应分别设置分集水器。

5 地暖的应用

地暖之所以被广泛应用是因为它与常规的散热片供暖相比有其自身的优势。优势如下：

(1)运行费用的比较：

低温热水地板辐射采暖(简称地板采暖)最大的优点是节省能源。

地板辐射采暖供水温度在60℃以下，在冬季温度降至19℃时，普遍采用供水温度50～55℃之间。因此，供水温度较低，热损失小。地板辐射采暖一大特点 是在辐射强度和温度的双重作用下对房间进行采暖，形成较合理的室内温度场分布和热辐射作用，地采暖和暖气片在同样的供水温度时，地采暖可以有3～4℃等效 热舒适度效应。因此，采用地采暖设计房间温度时，室温比普通散热器采暖低2℃就可以满足散热器采暖所需的效果。而散热器片采暖的供水温度在90℃以上，所 以仅此项采用地采暖可以节省30%能源，从而节省同样比例的费用。房间的热梯度下高上低，绝对满足人的生理的需求。

(2)维修费用的比较：

① 任何品牌的暖气片在使用过程中，都发会生腐蚀现象，经过几年或十几年的使用，暖气片和室内支管发生锈蚀、泄露现象，每到采暖季必须进行维修或更换，维修费用较大，给住户和开发商增加了经济负担;

② 地板采暖无上述缺陷，塑料管材的最大优点：一是耐腐蚀：不受电解质影响;二是抗老化：导致塑料老化的原因是紫外线的照射，而塑料管材埋在水泥层中，就避免 了紫外线的照射，所以塑料管材抗老化;三是永不结垢：塑料管材本身不会产生水垢，如果管内有水垢或锈蚀物可由于水压的动力和塑料管材内壁光滑因素，水垢或 锈蚀物不会粘附于管道内壁，会随压力冲至回水管;四是塑料管材使用年限为五十年，如没有人为损坏属于永久性不渗漏产品。所以每年冬季第一次供暖时家中无需 留人，在施工中只要验收合格，此管材属于永不维修产品;采用塑料管材的地板采暖，给住户和开发商带来省钱省时的最大好处。

(3)客户利 益方面的比较。①使用面积的比较：采用暖气片采暖不但暖气片占用了使用面积，而且室内的暖气管道同样占用了使用面积。例如暖气片的厚度是10cm，安装时 离墙5cm，再加暖气罩5cm，厚度是20cm，宽度150cm，高度270cm，这样占去了0.81m?2的空间面积和0.3㎡的使用面积。这仅是一组 暖气片所占用的空间面积和使用面积，这套住宅需用11组暖气片，客户将失去3.3㎡使用面积!但是，地板采暖的优点之一就是不占用使用面积，分水器的体积 很小，可放在卫生间或厨房某 个角落里。特别是开发商采用地板采暖，无形中给客户增加户内使用面积，也可作为销售热卖点，适当提高售楼价格。② 舒适性的比较：暖气片属于空气对流式散热，热气通过屋内上半部流向地面，所以产生的效果是头热脚凉。而地板采暖则不同，热量从脚下升起，产生下面温度高而 上面温度低的温度梯度，产生的效果是脚热头部清醒，符合人体生理需要，彻底避免寒从脚起的现象，给人感觉非常的舒适。③ 装饰费用的比较：为了美观，对暖气片进行包装装饰，给住户和开发商增加了经济负担。而地板采暖则不需要装饰。④ 各房室温可调节，地板采暖的每一个回路都有阀门的控制，用户可通过调节阀门来调整适宜的温度

作者：韩松