燃气热泵结合地板辐射采暖技术

摘要：燃气热泵使用清洁的天然气能源，可充分利用发动机排热，供暖能力大，制热快，同时可以缓解燃气和电力的季节性不平衡，实现能源资源的均衡利用。本文主要介绍燃气热泵在地板辐射采暖技术中的使用。

关键词：燃气热泵；低温热水；地板辐射采暖

Abstract: the gas heat pump clean energy use natural gas, can make full use of waste heat engine, heating capacity, fast heating and, at the same time, the fuel gas and electricity power can alleviate seasonal not balance, and realizing the balance of the use of energy and resources. This paper mainly introduces the fuel gas heat pump in radiant floor heating the use of technology.

Keywords: gas heat pump; Low temperature hot water; Radiant floor heating

中图分类号：TU832文献标识码：A文章编号：

1.低温热水地板辐射采暖技术的特点

辐射供暖，是一种利用建筑物内部的顶面、墙面、地面或其他表面进行供暖的系统。

地板供暖在国外已经有多年的使用和发展历史，早在三十年代，被认为是一种卫生条件和舒适标准比较高的供暖方式，在一些高级住宅中有了应用。近年来，随着建筑保温程度的提高和管材的发展，地板采暖在国内的使用日益广泛，尤其在我国的北方地区，受到用户的好评。

低温热水地板辐射采暖系统，通常是以不高于60℃的热水作为热媒，将加热管埋设与地板中，主要通过地板向室内的辐射和对流传热供暖。

地板供暖不同于普通的散热器供暖。区别在于，普通的散热器供暖是使散热器周围的空气加热，被加热的空气再将热量传递给四周围护结构，使地板、墙、以及顶棚的温度升高。而地板供暖是以整个地面为散热面，再地板加热周围空气的同时，还向四周的墙、顶棚等护结构进行辐射换热，从而使周围的围护结构表面温度升高。普通散热器也有辐射，但辐射散热量占总散热量的比例通常不超过50％，且除散热器附近外，其他地方效果甚微。

2.管材的选用

为了在地板辐射采暖设计做到技术先进，经济合理，安全适用。首先要对埋管进行比较和选用。目前随着我国塑料高科技工业的飞速发展，多种塑料管道制品在建筑业广泛使用，其中可用于低温热水地板辐射采暖的管道有聚丙烯（PPC），交联聚乙烯（PEX）等。

2.1理想管材的特点

地板辐射采暖的埋管是长时间埋设在地板中的，必须选用良好的材质，才能保证长期的稳定性能。理想的埋管应具有下列特点：管材较长，以满足不同工程的需要；耐压、耐高温以及抗腐蚀；弯曲半径小，导热性能好；内壁摩擦系数低；价格低廉；安装连接方便。

2.2主要管材的比较和选用

1、聚丙烯（PPC）：重量最轻，抗老化性最好，耐压性好（40kg/m2）,价格低廉，每平米（施工面积）造价住宅约为65元/m（不含土建混凝土造价），但其分子结构决定了在一点发生破裂有可能造成纵向断裂，用于低温热水地板辐射采暖存在隐患。

2、交联聚乙烯（PEX）：分子结构成三维交联网状结构，从而具有良好的耐高温耐压性，稳定性和持久性，价格适中，每平米（施工面积）造价住宅约55～65元/m,公共建筑约110～120元/m（不含土建混凝土造价），为地板辐射采暖设计首选管材。

在选用PEX管材时应注意管材表面色泽均匀，无气泡，无针眼，无脱皮，无明显的划痕和其他不良缺陷。还要注意PEX管材重要检验指标――交联度，交联度的高低是标志PEX管材耐温耐压，使用寿命的重要指标，交联度越高越好，根据我国国家化学建材检测标准，交联度必须≥65，交联度达不到此指标的管材，耐温性很差，使用寿命短，有软化变形，塑层脱落，破裂等隐患，以稳妥起见应选用交联度80的管材为好。

PEX管材在运输时，不得受到抛摔，剧烈的撞击和化学品污染。PEX管材应贮存在原理热源，油污和化学品污染地，且通风良好的仓库，不要长期在室外存放。[6]

3．管件和保温材料的选用

3.1管件的选用

管件选用时应保证连接可靠、不渗漏、不腐蚀。管件外观应完整、无缺损、无变形、无开裂。管件的螺纹应符合《用螺纹密封的管罗纹》GB7306的规定。螺纹应完整，断丝的和缺丝的数量不得大于螺纹全扣数的10％。

3.2保温材料的选用

保温板宜采用聚苯乙烯泡沫塑料，其物理性能应符合下列要求：

(1)应小于20kg/m3；

(2)导热系数不应大于0.05w/m.k；

(3)压缩强度不应小于100kPa；

(4)吸湿率不应大于6％；

(5)氧指数不应小于32%；

当采用其他保温材料时,除密度外的其他物理性能均符合上述要求。

4.燃气热泵在地板辐射采暖系统中的应用

如图2-1所示，燃气发动机带动压缩机驱动热泵系统的制热循环，发动机以天然气作为燃料。制冷剂在压缩机内被压缩成为高温高压气体，通过水侧换热器进行热交换，制取低温热水，供地板辐射采暖使用，然后制冷剂降温成为低温高压气体，通过节流阀后成为低温低压液体，然后进入热交换器被加热成为高温低压液体，回到压缩机进行第二次循环。而另一个循环水系统从发动机缸套内回收钢套热量后与生活热水一次换热，生活热水然后在板式热交换器中进行进一步回收发动机高温排气放出的热量，进行二次换热，使生活热水达到可以使用的要求。

5.地板辐射供暖系统的设计和计算

5.1地板辐射采暖系统加热管的布置和敷设

1、加热管的间距宜为100～300mm，沿围护结构围墙敷设的加热管距外墙内表面宜为100mm。

2、每支环路的加热管长度应小于150m。

3、加热管的敷设形式主要有螺旋形，往复形，直列形。一般采用的是螺旋形。

5.2该设计的加热管平均间距的计算

加热管间距的计算与多个参数有关，计算公式如下：

(2.5.2.1)[7]

式中：

――计算加热管平均间距（）；

――计算加热管上部覆盖层材料的导热系数（）

――加热管上覆盖层的厚度（）

――辐射板传热系数（）， (2.5.2.2)

其中，――计算房间单位面积的耗热量（）,(2.5.2.3)

――计算房间热负荷，由负荷计算中已经计算得出，详见附录2

――房间面积（）

――计算加热管平均温度，(2.5.2.4)

――设计供水温度（℃）

――设计回水温度（℃）

――根据房间性质确定的地面平均温度（℃），(2.5.2.5)

――室内温度（℃）

下面对设计中的一房间（A户卧室1）作计算举例，其余的计算详见附录3。

℃

℃

5.3设计图（部分）

6.结语

地板辐射采暖，可以利用低品位热能，提高了设备的利用效率，同时，辐射地板具有较好的蓄热能力，可以有效的调节峰值冷负荷，减少机组容量。采用地板辐射系统，室内没有循环风管，不存在空调风管中滋生细菌，堆积杂物和灰层的问题。

参考文献

[1] 段洁仪，冯继蓓，梁永建 .楼宇式天然气热电冷联供技术及应用 [J].煤气与热力，2003年6月， 23卷（6）：45～47

[2] 成志明 龚金科.燃气机热泵在暖通空调中的应用 [J].建筑热能通风空调，2006年2月，第25卷第1期：32～33

[3] 周义德 樊瑞.我国燃气热泵空调的应用前景探讨 [J].节能，2004年，第9期：10～12

[4] 杨昭 张世钢 刘斌 马一太.燃气热泵及其他供热空调系统的能源利用分析评价 [J].太阳能学报，2001年4月，第22卷第2期：172～174

[5] 徐征.低温辐射供冷方式设计问题的探讨 [J]. 中国建筑设计研究院

[6] 朱利平.低温热水地板辐射采暖用塑料管材的性能分析 [D].建筑论文集

[7] 杨毅 王岳人 项国强 黄旭.低温热水地板辐射采暖设计 [J].中国住宅设施，2006年第1期：51～53

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。