低温热水地板辐射供暖的优点分析及设计要点

李静玮

(中核新能核工业工程有限责任公司，山西太原 030012)

1 低温热水地板辐射供暖系统的简介

低温热水地板辐射供暖是一种将加热管埋置于混凝土填充层或预制沟槽保温板中，让40℃ ～60℃的低温热水在管内循环流动，加热整个地面，使其表面温度上升至25℃ ～27℃左右，然后通过辐射和部分对流方式向室内散热的一种供暖方式。

地暖技术起源于北美、欧洲的发达国家，20世纪80年代初进入我国东北地区，伴随着国家“按户计量，分户调温”的节能要求迅速推广，从最初的东北地区发展到全国的三北地区、黄河两岸。并从住宅走向越来越多的公共建筑项目，如图书城、礼堂、游泳馆等，均达到了很好的供暖效果。

2 低温热水地板辐射供暖系统的特点

2.1 节能、高效

1)节能:人对室内热环境的感受是以实感温度来衡量的，在相同的供暖温度时，地暖的实感温度比散热器的实感温度高2℃ ～3℃，因此房间的设计温度比对流供暖可降低2℃ ～3℃，据日本的研究表明，室温每降低1℃，可以节约能源10%左右，再由于地暖的热媒温度低，输送过程中热损失小，因此，地暖供热比散热器供热可节能20%以上;在热源方面，地暖所用热媒温度低，一些不能用于散热器系统的低品位热源如太阳能，地热水，热电厂余热，城市供热管网回水等都可以用于地暖系统，不仅节约能源，同时还减少了废气、废渣的排放，既节能又环保。在设有热泵空调机组的公建项目中，热泵机组在夏天不仅可以提供空调所需的冷源，在冬天也可提供50℃/40℃的热水，作为地暖系统的热源，不仅节省了换热站、市政入口费等初投资，还节省了运行费用和管理费用，其经济效应和节能效果更为明显。

2)高效:与散热器系统消耗大量的金属管材相比，地暖系统使用的是塑料管，施工方便简单，易操作，施工时间短，施工费用是镀锌钢管的60%，极具有经济实用性。

2.2 舒适、卫生、节省空间，布置方便

1)舒适:传统的散热器供暖热量主要集中在房间的中上部，上热下凉，人们有口干舌燥的感觉。而地暖系统以均匀辐射的方式散热，室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，如图1所示，散热器供暖时，1.8 m以下人员活动区的平均温度为18℃，且温度梯度分布与理想供暖方式相反。而地板供暖时，1.8 m以下人员活动区的平均温度在20℃左右，温度梯度分布几乎与理想供暖方式相同，这样的温度分布给人以脚暖头凉的舒适感，符合“温足凉顶”的中医健身理论，能改善人体血液循环。

2)卫生:散热器表面温度大于80℃时就会出现气流团，引起灰尘的扰动，将墙壁和顶棚熏黑。地暖供暖热媒温度低，房间温度均匀，热空气对流波动小，流速慢，不会将室内灰尘扬起，造成污浊空气对流，保持干净卫生的室内品质。

图1 地暖和散热器供暖房间温度场的分布

3)节省空间，布置方便:地暖安装隐蔽，便于装修和家具布置，较暖气片，能增加2% ～3%的室内使用面积。公建项目中，由于建筑造型和使用功能的需要，往往采用大开间，低窗式甚至全玻璃幕式，布置散热器影响美观甚至无处安装，采用地暖供暖可以很好的解决这个问题，对建筑造型没有影响。

2.3 便于实施智能控制

地暖系统能很方便地实现国家节能标准提出的“按户计量，分户调温”的要求。通过调节分配器总管或各支环路调节阀的开度，可以轻松实现对各个房间温度的控制，使室内温度自动保持恒定。

2.4 保温隔音，热稳定性好

地暖系统由于增加了保温层，具有非常好的隔音效果。同时由于具有较厚的混凝土和砂浆层作为蓄热结构，系统的蓄热能力强，因而热惰性更强，热稳定性好，抵抗外界干扰的能力强，即使在间歇供暖的条件下，室内温度波动也比较小。对办公楼，学校等可以间歇供暖的公建项目，具有明显的节能效果。

2.5 寿命长、安全可靠

地暖系统采用的塑料管使用寿命大都在50年左右，远高于普通焊接钢管，埋地盘管采用整根管铺设，地下不留接口，消除了渗漏隐患。管道不腐蚀，不结垢，系统运行期间只需定期检查过滤器，维护费用低。地暖和散热器的性能对比详见表1。

3 设计要点

3.1 耗热量计算

根据GB 50736民用建筑供暖通风及空气调节设计规范(以下简称《规范》)的规定，建筑物耗热量包括基本耗热量、附加耗热量和加热冷风渗入的耗热量。

值得注意的是，在计算耗热量时应注意，与传统散热器不同，敷设加热管的建筑地面和墙面，不存在通过地面或墙面向外的传热负荷，因此房间外围护结构热负荷不包括敷设加热管辐射面的传热负荷，但这部分负荷应计算在辐射供暖房间热媒的供热量中。另外，地暖的室内计算可比散热器供暖时的计算温度低2℃，有些设计人员不注意，依然采用散热器供暖时的计算温度，造成能源浪费。

表1 散热器与地暖综合比较

3.2 室内环路的设计

低温热水地板辐射供暖系统室内环路的设计应注意以下几点:

1)对于主要功能房间宜单独设置环路，如老人和儿童居住的房间，因为这些人群对环境温度比较敏感，单独设置环路便于根据需要调节房间温度，更加舒适。

2)温度要求相同的房间可以合用环路，如餐厅和客厅。

3)一个环路负担的房间不能超过3个，包括路过的房间。担负的房间过多影响房间温度的调节，因此原则上一个环路担负的房间不能超过3个。

3.3 供热房间伸缩缝的布置

混凝土的线膨胀系数为10×10－6m/(m·℃)，混凝土现浇板在受热以后发生变形，体积膨胀向四周延伸，在热量降低以后体积缩小向中心集中，这样，由于热胀冷缩而在现浇板内产生变形应力，当铺设地板供暖以后，其温度应力更大，不可避免地产生沿板长方向的裂缝。这种应力有可能传递到墙上，引起墙体的裂缝，因此伸缩缝的设置在低温热水地板辐射供暖工程中至关重要。JGJ 142—2012辐射供暖供冷技术规程规定:当地面面积超过30 m2或边长超过6 m时，应按不大于6 m间距设置伸缩缝。其宽度不小于8 mm;在填充层与墙(含过门处)、柱等垂直构件的交接处，应预留不间断伸缩缝，宽度不小于10 mm。伸缩缝中应填充高发泡聚乙烯泡沫塑料或弹性膨胀膏。