浅谈低温地板辐射供暖设计

摘要：与传统的供暖方式不同，低温地板辐射供暖系统的许多优点被消费者认可，工程实践中也得到很广泛的应用。针对低温地板辐射供暖设计中热负荷计算、管材选用、盘管的敷设等问题进行探讨,提出一些看法,希望能更好地促进此种新型供暖系统的发展。

关键词：低温地板辐射供暖；管道间距；地板表面温度

Abstract: with the traditional heating different ways, low-temperature radiant floor heating system many advantages by consumer recognition, the engineering practice in also get a wide range of applications. In the low temperature radiant floor heating design heat load calculation, the selection of pipeline, coil of laying are discussed, and puts forward some views, hope to facilitate the development of this new kind of heating system.

Key words: low temperature radiant floor heating; Pipe spacing; Floor surface temperature

中图分类号： TE44 文献标识码： A 文章编号：

低温热水地面辐射采暖是将热水管道埋设在房间内部地面内的供暖系统。该系统以整个地面作为散热面，地面在通过对流换热加热周围空气的同时，还与四周的围护结构和人体进行辐射换热，从而达到供暖效果。该方式是与人体取暖生理需求特性最为吻合的供暖方式之一，室内温度均匀、室温由下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉，较好地解决了“寒从脚下生”的难题，在此环境下工作，有利于提高工作效率。作为设计人员就应该不断采用新的技术、新的理论、新的材料，来改善人们的居住或办公环境条件，从而取得良好的社会效益和经济效益。

l 热负荷计算和地板有效散热面积的确定

1.1 热负荷计算

目前地板辐射供暖热负荷通常是按常规的对流供暖系统的热负荷计算方法进行计算，然后折合成辐射供暖时的热负荷。常用的计算方法有：①修正系数法，取常规供暖方式热负荷的9O％～95％；②降低室内温度法，热负荷计算仍按对流供暖时计算，但室内空气的计算温度降低2～3℃。在实际设计中一些设计人员在进行热负荷计算时，直接将对流供暖热负荷作为辐射进行计算，或者根据经验确定热负荷，还有在计算热负荷时没有考虑上层地板向下的传热量，或者也不考虑供暖间歇运行的影响，从而造成室内温度偏高或偏低，达不到设计要求。为了能够合理地计算地板辐射供暖热负荷，设计时应进行详细计算。由于地板辐射供暖的地热管埋于地板下，尽管地暖施工时已做保温处理，上层地板仍会向下层传热，计算热负荷时应予以考虑，除顶层外各层应适当乘以折减系数。对于小区热网集中供暖，在设计中应考虑间歇运行的影响，在单户供暖方式中应考虑各户不同时的因素，在负荷计算结果上乘以负荷放大系数。

1.2 地板有效散热面积的确定

地板辐射供暖是以整个加热地板为散热面，以辐射和对流方式向室内传热的。室内设备、家具及地面遮盖物会影响地板有效散热面积，当地板上的家具、地毯覆盖地板表面时，因其热阻的存在，影响了地板的正常散热。而在进行住宅地板供暖设计时，无法预知家具覆盖情况，设计人员只能根据各房间的用途粗略地进行估算，而且不同的设计者采用的标准和依据不同，不同的用户摆放家具所占用的面积也不同，这样势必引起不同的设计效果。

解决这个问题可按下述措施：当无法确知地面覆盖情况时，设计方法可首选局部布置加热盘管方案，使盘管避开家具等固定覆盖物。要求考虑地面覆盖对地板散热量的折减，但都没有给出具体的折减系数，如按地面覆盖折减计算地板有效散热面积，由于折减系数的取值不确定，会使计算偏差较大。在设计中可根据不同使用功能的房间只在局部布置加热盘管，而不采取折减的办法，尽量减少因折减系数取值不合理带来的室温偏差。

2 地面温度偏高

地面温度过高，长久之后人体会感到不适，而且也会因为温度过高而引起地面的膨胀造成地面裂缝。因此根据卫生要求、人体热舒适性条件和房间用途，对地面温度做了规定(见表1)。

表1 地表面平均温度

区域特征 适宜温度 最高限值

人员经常停留区 24～26 28

人员短暂停留区 28～30 32

无人停留区 35～40 40

在工程中引起地面温度偏高主要有以下的原因：

1)室内温度偏高：在1中已经说明。

2)管道间距偏小：有些设计人员设计比较保守，唯恐将来室内不热，从而加密布置加热盘管，使得管道间距变小，当管道间距T减小时，引起单位地面面积散热量增加。当增加时地面温度当然就增加了。

3)地面面层热阻较小：有些房地产开发商为了降低房屋造价，将层高减小，但为了保证室内净高的要求，采取减少地面垫层的做法，引起地面面层热阻减小，当地面垫层减小就会引起地面温度增大。

4)热媒平均温度差较高：有些设计人员在未搞清热源的情况下，按照经验估计热源的温度，结果可能造成实际的热源温度比经验的要高，造成地面温度偏高。热源温度不但容易引起地面开裂，更有甚者可能引起加热盘管寿命大大地减少。因此在《地面辐射供暖技术规程》中规定了低温热水地面辐射供暖系统的供回水温度应由计算确定，供水温度不应大于6O℃。民用建筑供水温度宜采用35℃～50℃，供回水温差不宜大于10℃。但在实际中经常存在热源温度过高的情况，更有甚者直接拿散热器系统的热源作为地面采暖系统的热源。所以建议设计人员在进行设计之前必须搞清楚热源的温度。

3 地面温度分布不均匀

1)垫层厚度：由于开发商为减少成本，减少垫层厚度，使得加热管正上方温度tmax增大，即波峰增大，造成温度波动增大即温度分布不均匀。

2)管间距对温度分布的影响：当管道间距增大时，使得加热管中间温度tmin减小，即波谷增大，造成温度波动增大即温度分布不均匀。

3)布管方式的影响：沿加热管水流方向，水温逐渐降低。即地面温度分布为一条沿水流方向逐渐减弱的波动曲线。地面辐射采暖常用的布管方式有平行排管式，蛇形排管式及回字形盘管式。平行排管式地面表面平均温度沿水的流程方向逐步均匀降低；蛇形排管式地面表面温度在小面积上波动大，但平均温度分布较均匀；回字形盘管式辐射板表面平均温度也是沿水的流程波动，如果布置合理，辐射板表面平均温度波动将很小，温度分布更均匀。

三种布管方式地面温度分布与波动情况是不一样的，房间内具体采用何种方式应根据房间用途，房间热工热性，遵循温度均匀分布原则而定。

4 管材选用

地板辐射供暖管道长时间埋在地板里，可维修性较差，一旦损坏更换非常困难，只有选用优质管材，才能保证长期正常使用。由于塑料类管材具有抗老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无环境污染、不易渗漏、水阻力及膨胀系数小等特点，而且连续使用年限可达50年以上， 目前被广泛应用于低温地板辐射供暖系统中，常用的塑料管材主要有：

1)交联铝塑复合(XPAP)管。它是由内外层PE以及铝管与内外层PE之间热溶胶共挤复合而成，中间铝层除对PE起加强作用外，使管的耐压度大大提高，其特殊结构具备了金属管和塑料管的优点。它是一种质量较好的管材，不透氧，弯曲后弹性很小，抗内外压力能力强，联接可靠。但是铝塑复合管由五层材料构成，一旦某一层面出问题，会导致各层面分层，管道强度和导热性下降，且搭接型制作造成管壁厚不均匀，使连接产生一定的问题。

2)聚丁烯(PB)管。采用五层共挤技术，这种管材可焊性较好，密封十分可靠，但其抗应力能力较差，且透氧率高于其它管材，在地板供暖安装时，均要求其带阻氧层，价格较贵。

3)无规共聚聚丙烯(PP—R)管。它是以无规共聚聚丙烯为基料，经改性处理后制成。它具有更好的机械性能。更高的拉伸屈服强度和抗冲性能，无毒卫生，抗腐蚀防水垢，耐高温高压，它还具有良好的热熔接性能，但它管壁较厚，弯曲施工比较困难，抗蠕变性能也较差。

4)交联聚乙烯(PEX)管。交联聚乙烯管是通过化学物质或高能射线将聚乙烯的线型或轻度支链型的高分子转化为网状的分子结构。它具有良好的抗蠕变性，长期耐温耐压性能较好，价格便宜，同时交联管接头采用插入式铜接头连接，安装方便，具有较长的使用寿命，其应用率在地板供暖中是最高的。缺点是管材不能熔焊，弯曲有回弹。在具体设计时，设计人员应根据热媒温度和工作压力、系统水质、管材耐用年限和使用条件、材料供应、施工技术和投资等方面的要求合理选择。对于地暖工程中干、立等明装管在管材的选择上宜采用镀锌钢管或铜管。

结论

由于低温地板供暖管道敷设于地板内，增加了地板厚度，相应地建筑物楼层增高，导致结构荷载增大，使土建费用增加。低温地板辐射供暖需要配套地面装修方案和相关配合产品和材料，以保证低温地板辐射供暖施工质量，确保系统安全可靠运行和使用寿命。