低温热水地板辐射采暖设计浅析

摘要：近年来，低温热水地板辐射采暖以其环保、卫生、节能、舒适等性能，越来越多的成为了开发商开发楼盘时首先的采暖方式。然而，低温热水地板辐射采暖经常由于设计环节上的疏忽，造成采暖效果不是很理想。本文对低温热水地板辐射采暖设计上的几个容易出现问题的关键环节进行了分析并给出了应对措施。

关键词：换热器；有效散热量；隔热层；混水器；室温控制模式

中图分类号：TU832文献标识码： A

在对低温热水地板采暖设计环节上，由于设计人员的粗心大意或设计人员水平有限，经常会出现各种问题，导致采暖效果不是十分理想。常见问题及解决措施如下：

1.热水采暖系统中换热器的选择不合理

[分析]

热水采暖系统中换热器的选用应根据工程的实际情况，一、二次热媒参数及水质、腐蚀、结垢、堵塞等诸因素确定类型。

[措施]

热水采暖系统中换热器的选择应按以下规定：

（1）固定管板的壳管式汽－水换热器适用于温差小、压力不高及结构内结垢不严重的场合。

（2）U形管壳管式汽－水换热器适用于温差大、管内流体比较干净的场合。

（3）喷嘴换热器加热快、体积小、安装简便，适用于加热温差大、噪声大的场合。

（4）螺旋板式换热器造价低、体积小、但易蹿水，适用于供暖换热。

（5）不锈钢板式换热器热效率高、拆装方便，但造价较高、易堵塞，适用于空调水系统换热。

（6）波纹管系统换热器承受压力高、不易堵塞、耐腐蚀、换热效率较高，适用于区域供暖。

（7）浮动盘管系统汽－水换热器，换热效率较高，能自动除去附着在管外的脆性水垢，适用于水质较差的供暖换热。

2.低温热水地板辐射采暖的有效散热量未经计算确定

[分析]

针对目前一些工程不考虑房间朝向、外墙、外窗以及室内设施、地面覆盖物等的不同情况，加热管在整个房间内等间距敷设，而室内设备、家具等地面覆盖物对采暖的有效散热量的影响较大。因此，强调了地板辐射采暖的有效散热量应通过计算确定。

[措施]

目前国内尚无统一的计算方法，大多采用国外资料。

在计算有效散热量时，必须重视室内设备、家具等覆盖物对有效散热面积的影响。当人均居住面积较小时，家具所占面积相对较大。目前，有以下两种可行方法：

（1）室内均匀布置加热管。在计算有效散热量时，应对总面积乘以小于1.0的系数。

（2）加热管尽量布置在通道及有门的墙面等处，即通常不布置在设备、家具的地方，其他地方少设或不设加热管。

3.低温热水地板辐射采暖的供水温度过高

[分析]

根据国内外技术资料从人体舒适和安全角度考虑，相关标准对辐射供暖的辐射体表面平均温度作了具体规定。低温热水地面辐射供暖的供水温度的上限值有60℃、65℃、70℃、75℃等，从对地板辐射供暖的安全、寿命和舒适考虑，民用建筑的供水温度不应超过60℃。

[措施]

根据辐射体表面温度限值要求和不同位置覆盖层热阻，制订毛细管网供水温度。民用建筑热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35～50℃，不应大于60℃；供回水温差不宜大于10℃，且不宜小于5℃；毛细管网辐射供暖系统供水温度宜满足表1的规定，供回水温差宜采用3～6℃。辐射体的表面平均温度值宜符合表2的规定。

表1毛细管网辐射系统供水温度

设置位置 宜采用温度/℃ 温度上限值/℃

顶棚 25～35

墙面 25～35

地面 30～40

表2辐射体表面平均温度

设置位置 宜采用温度/℃ 温度上限值/℃

人员经常停留的地面 25～27 29

人员短期停留的地面 28～30 32

无人停留的地面 35～40 42

房间高度2.5～3.0m的顶棚 28～30 －

房间高度3.1～4.0m的顶棚 33～36 －

距地面1m以下的墙面 35 －

距地面1m以上3.5m以下的墙面 45 －

4.低温热水地面辐射供暖系统隔热层设置不合理

[分析]

随着地面供暖技术的发展，一些新型低温热水地面辐射供暖模式不断出现。图4－1、图4－2所示为目前普遍采用的地面构造形式。在设计隔热层时，应根据工程实际情况确定。

图4－1楼层地面构造示意图图4－2与土壤相邻的地面构造示意图

[措施]

地面构造由楼板或与土壤相邻的地面、绝热层、加热管、填充层、找平层和面层组成，应符合下列规定：

（1）与土壤相邻的地面、必须设绝热层，且绝热层下部必须设里防潮层。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，必须设绝热层。

（2）当工程允许地面按双向散热进行设计时，各楼层间的楼板上部可不设绝热层。

（3）对卫生间、洗衣间、浴室和游泳馆等潮湿房间，在填充层上部应设置隔离层。

5.低温热水地面辐射供暖系统面层材料选择不符合要求

[分析]

低温热水地面辐射供暖系统地面构造面层热阻的大小，直接影响到地面的散热量。实测证明，在相同供热条件和地板构造的情况下，在同一个房间里，以热阻为0.02(m2・K)/W左右的花岗石、大理石、陶瓷砖等作面层的地面散热量，比以热阻为0.10(m2・K)/W左右的木地板时要高30%～60%；比0.15 (m2・K)/W左右的地毯时要高60%～90%。由此可见，面层材料对地面散热量有着巨大影响。

[措施]

为了节省能耗和运行费用，因此要求采用地面辐射供暖方式，低温热水地面辐射供暖系统地面构造宜采用热阻小于0.05(m2・K)/W的材料作面层。

6.低温热水地面辐射供暖系统未安装混水器装置

[分析]

混水器的作用是防止地面辐射供暖供水温度过高（超过60℃），确保地暖盘管使用寿命达到50年；混水器的另一个作用是由系统工作原理所确定的，主要利用混水器系统的循环水泵将系统地面辐射供暖回水（假设50℃）与一次供暖高温水（超过60℃）进行混合，从而确保地暖供水温度不超过60℃。

热网供水温度过低，供回水温差过小，必然会导致室外热网的循环水量、输送管道直径、输送能耗及初投资都大幅度增加，从而削弱了地面辐射供暖系统的节能优势。为了充分保持地面辐射供暖系统的节能优势，设计中应尽可能提高室外热网的供水温度，加大供回水的温差。

由于地面辐射供暖系统的供水温度不宜超过60℃，因此，供暖入口处必须设置带温度自动控制及循环水泵的混水装置，让室内采暖系统的回水根据需要与热网提供的水混合至设定的供水温度，再流入室内采暖系统。当外网提供的热媒温度高于60℃时（一般允许最高为90℃），宜设置混水泵，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。

[措施]

采用低温地面辐射供暖的集中供热小区，锅炉或换热站不宜直接提供温度低于60℃的热媒。当外网提供的热媒温度高于60℃时，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，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。

7.低温热水地面辐射供暖系统室温控制模式选择不合理

[分析]

当设计低温热水地面辐射供暖系统时，宜按主要房间划分供暖环路，并应配置室温自动调控装置。在每户分水器的进水管上，应设置水过滤器，并应按户设置热量分摊装置。

[措施]

分室控温，是按户计量的基础；为了实现这个要求，应对各个主要房间的室内温度进行自动控制。室温控制可选择采用以下任何一种模式：

1.模式Ⅰ：“房间温度控制器（有线）+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯的分水器”

通过房间温度控制器设定和监测室内温度，将监测到的实际室温与设定值进行比较，根据比较结果输出信号，控制电热（热敏）执行机构的动作，带动内置阀芯开启与关闭，从而改变被控（房间）环路的供水流量，保持房间的设定温度。

2.模式Ⅱ：“房间温度控制器（有线）+分配器+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯

的分水器”

模式Ⅱ与模式Ⅰ基本类似，差异在于房间温度控制器同时控制多个回路，其输出信号不是直接至电热（热敏）执行机构，而是到分配器，通过分配器再控制各回路的电热（热敏）执行机构，带动内置阀芯动作，从而同时改变各回路的水流量，保持房间的设定温度。

3.模式Ⅲ：“带无线电发射器的房间温度控制器+无线电接收器+电热（热敏）执行机

构+带内置阀芯的分水器”

利用带无线电发射器的房间温度控制器对室内温度进行设定和监测，将监测到的实际值与设定值进行比较，然后将比较后得出的偏差信息发送给无线电接收器（每间隔10min发送一次信息），无线电接收器将发送器的信息转化为电热（热敏）式执行机构的控制信号，使分水器上的内置阀芯开启或关闭，对各个环路的流量进行调控，从而保持房间的设定温度。

4.模式Ⅳ：“自力式温度控制阀组”

在需要控温房间的加热盘管上，装置直接作用式恒温控制阀，通过恒温控制阀的温度控制器的作用，直接改变控制阀的开度，保持设定的室内温度。

为了测得比较有代表性的室内温度，作为温控阀的动作信号，温控阀或温度传感器应安装在室内离地1.5m处。因此，加热管必须嵌墙抬升至该高度处。由于此处极易积聚空气，所以要求直接作用恒温控制阀必须具有排气功能。

5.模式Ⅴ：“房间温度控制器（有线）+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯的分水器”

选择在有代表性的部位（如起居室），设置房间温度控制器，通过该控制器设定和监测室内温度；在分水器前的进水支管上，安装电热（热敏）执行器和两通阀。房间温度控制器将监测到的实际室内温度与设定值比较后，将偏差信号发送至电热（热敏）执行机构，从而改变二通阀的阀芯位置，改变总的供水流量，保证房间所需的温度。

结论

本文通过对低温热水地板辐射采暖换热器、有效散热量、隔热层、面层、混水器和室温控制模式等容易出现问题的设计环节，进行了分析和总结并给出相应的应对措施，希望能对设计人员提供参考，在低温热水地板辐射采暖设计中合理应用。

参考文献：

[1]陆耀庆等．供暖通风设计手册[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2]贺平，孙刚．供热工程[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1990.

[3]实用供热空调设计手册［M］．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2003.