浅析低温热水地面辐射采暖系统设计

浅析低温热水地面辐射采暖系统设计

摘要：本文介绍了低温热水地面辐射采暖系统设计条件、热负荷的确定、散热量的计算、地面构造以及加热管的布置等内容，对该项技术的使用有一个很好的推广作用。

关键词：地面辐射采暖；热负荷；散热量；地面构造；加热管

低温热水地面辐射采暖系统是以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的供暖方式。其中整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。由于在室内形成脚底至头部逐渐递减的温度梯度，从而给人以脚暖头凉的舒适感。地面辐射供暖符合中医“温足而顶凉”的健身理论，是目前最舒适的采暖方式，也是现代生活品质的象征，决定了其在分户计量供暖中的重要地位。

1 低温热水地面辐射采暖基本设计条件

根据《民用建筑供暖通风与空气调节技术规范》规定，热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35℃到45℃，不应大于60℃；供回水温度不宜大于10℃，且不宜小于5℃。

根据《全国民用建筑工程设计技术措施》（暖通空调·动力）规定，低温热水地面辐射采暖系统的设计，应遵守《地面辐射供暖技术规程》JGJ142的各项有关规定。地面辐射采暖系统户内的供水温度，不应高于60℃；供回水温度差不宜大于10℃。当利用热泵机组提供热水时，供水温度宜采用40至45℃。采暖低温地面辐射采暖系统进行供暖的集中供热小区，锅炉房或小区换热站不宜直接提供温度≤60℃的热媒。当外网提供的热媒温度高于60℃时（一般允许最高为90℃），宜在各户的分集水器前设置混水泵，抽取室内回水混入供水，以降低供水温度，保持其温度不高于设定值，并加大户内循环水量；混水装置也可以设置在楼栋的采暖热力入口处。

2 地面辐射采暖系统热负荷的确定

2.1全面地面辐射采暖系统各采暖房间热负荷的确定

①室内计算温度的取值，应比传统对流采暖系统的室内计算温度低2℃；

②不计算辐射加热管地面的热损失；

③不计算高度附加热损失；

④应考虑间歇供暖及户间传热等因素；

⑤进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为界，分区分别计算其热负荷。

2.2局部地面辐射采暖系统的热负荷，可按整个房间全面辐射采暖所计算出的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值和表

2.2.1中规定的附加系数确定

表2.2.1 局部辐射采暖系统热负荷的附加系数

供暖面积与房间面积之比值 0.55 0.40 0.25

附加系数 1.30 1.35 1.50

3 地面辐射采暖系统散热量计算

3.1地面辐射采暖系统单位地面面积所需散热量qx(W/㎡)，应按下列公式计算：

qx=Q/F

式中 Q——房间所需的地面散热量（W）；

F——辐射加热管的地面面积（㎡）。

3.2热媒的供热量，应包括地面向房间的散热量和向下层房间（包括地面向土壤）传热的热损失量。

3.3确定地面所需散热量时，应扣除来自上层地板向下的穿热量。在住宅建筑中，当各层均采用地面辐射采暖时，除顶层外，可以近似地认为来自上层地板辐射采暖房间的热量，等于本房间地板向下的传热量，即每层热媒的供热量与房间的负荷近似相等。

3.4计算地面散热量时，应考虑家具及其它地面上的覆盖物对地面（散热面）遮挡所造成的散热量折减，对于住宅建筑，单位面积应增加散热量的修正系数，可参照表3.4.1确定。

表3.4.1不同房间的计算遮挡率与单位面积应增加散热量的修正系数

房间名称 主卧 次卧 客厅 书房

房间面积（㎡） 10~18 6~16 9~25 6~12

家具遮挡率（%） 12~12 33~14 22~6.4 34~20

修正系数 1.27~1.14 1.47~1.16 1.28~1.07 1.52~1.25

备注：①引自董重成等“地面遮挡对地板辐射采暖散热量的影响研究”。《全国暖通空调制冷2004年学术文集》。

②一般情况下，地面的遮挡率与房间面积成反比，因此面积小的房间遮挡率宜取大值。

③面积范围可近似按内插法确定系数。

3.5确定地面散热量时，应校核地表面平均温度tpj(℃)，地表面的平均温度可按下式计算：

tpj= tn+9.82x(qx/100)0.969

式中 tn——室内计算温度（℃）；

qx——单位地面面积所需散热量（W/㎡）。

地表面的平均温度不应高于表3.5.1的规定值。当房间采暖负荷过大，地表面平均温度超过下表的规定值时，应通过改善建筑热工性能或设置其他采暖设备等措施，减少地面辐射供暖系统负担的热负荷。

表3.5.1地表面平均温度（℃）

区域特征 适宜范围 最高限值

人员长期停留区 24~26 28

人员短期停留区 28~30 32

无人停留区 35~40 42

4 地面辐射采暖系统地面构造

地面辐射采暖系统地面构造，宜由楼板或与土壤相邻的地面、绝热层、加热管或填充层、找平层和面层等组成。

①与土壤相邻的地面，必须设绝缘层，且在绝缘层下部必须设防潮层；直接与室外空气相邻的楼板、与不供暖房间相邻的地板为供暖地面时，必须设置绝缘

层；

②当采用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板作为绝热层时，其厚度不应小于表4.1的规定值；

表4.1模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板绝热层厚度（mm）

楼层之间楼板上的绝热层 20

与土壤或不采暖房间相邻的地板上的绝热层 30

与室外空气相邻的地板上的绝热层 40

③采用EPS板作为绝热层，且以塑料卡钉固定加热管时，为了增强EPS板的表面强度，确保卡钉能将加热管牢固地固定在EPS板上，在EPS板的表面上，必须复合一层夹筋镀铝膜层；当采用其它固定方式固定加热管时，如钢丝网绑扎或采用挤塑板（XPS）作为绝热层时，可以不设置夹筋镀铝膜层；

④潮湿房间如浴室、游泳馆、洗手间、卫生间等房间的填充层上部，应设置隔离层（防水层），以防止绝缘层受潮失效；

⑤当工程允许地面按双向散热进行设计时，各楼层间的楼板可不设绝热层。

5 室内加热管的布置

①室内加热管的布置，不宜采用全室等间距均布模式，应以保证室内地表面温度分布均匀为布置原则，选择采用旋转形、往复形、直列形或将这些形式组合在一起的综合布管方式，但务必将高温管段布置于室内热损失大的区域，并适当减少该区域内的布管间距。

②加热管的敷设间距一般不应小于150mm，也不宜大于300mm；近年来随着建筑热工性能的改善，采暖负荷减少，要求管间距大于300mm的情况时有出现，这时，宜按下列方法处理：

按实际需要适当增大加热管的敷设间距（英国标准BSEN1264-2中管间距规定值为450mm）；

按照局部辐射采暖方式进行设计，在远离建筑外围护结构的内部区域（本区域内几乎没有采暖热损失），不布置加热盘管。

③加热管与墙体表面间的距离，不宜小于200mm。

④当面层采用带龙骨的架空实木地板时，加热管不应敷设在混凝土填充层内，应明敷在地板下龙骨之间的绝热层上。填充层的材料，宜采用C15豆石混

凝土，豆石粒径宜为5至12mm；填充层的厚度不宜小于40mm，当地面荷载大于2.0KN/㎡时，应会同结构设计人员对地面采取加固构造措施；若为浇捣混凝土填充层时，应采用“分仓跳格”法间隔进行。

参考文献：

[1]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）

[2]全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力（2009）

[3]地面辐射供暖技术规程（JGJ142）

[4]全国暖通空调制冷2004年学术文集——（地面遮挡对地板辐射采暖散热量的影响研究）引自董重成等。