低溫輻射式地板采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、低溫輻射式地板采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)煙臺(tái)東邦塑料建材有限公司 張琴一、系統(tǒng)組成地板采暖與所有的供暖系統(tǒng)一樣都是由熱源、熱媒輸送和散熱設(shè)備三大主要部分組成根據(jù)三者的相互位置關(guān)系，供暖系統(tǒng)分為局部（單戶）供暖系統(tǒng)和集中供暖系統(tǒng)：三大要素在構(gòu)造上都在一起的稱為局部（單戶）供暖系統(tǒng)；熱源和散熱設(shè)備分別設(shè)置，用熱媒管道相連接，由熱源向各個(gè)房間或建筑物供給熱量的供暖系統(tǒng)稱為集中供暖系統(tǒng)。集中供暖系統(tǒng)中的地板輻射采暖系統(tǒng)包括熱源（區(qū)域鍋爐房和熱電廠等）、換熱設(shè)備、熱力管網(wǎng)、水泵、分/集水器、地?zé)岜P管等。局部（單戶）供暖系統(tǒng)中的地板輻射采暖系統(tǒng)包括壁掛爐、循環(huán)泵、分/集水器、地?zé)岜P管及膨脹水箱等，系統(tǒng)組成見(jiàn)示意圖（一

2、）、（二）：（一） 集中供暖的地板輻射采暖系統(tǒng)示意圖1. 熱源 2. 換熱站3. 減壓裝置 4. 分/集水器5. 地?zé)岜P管 6. 二次管網(wǎng) 7. 水泵（二） 局部供暖的地板輻射采暖系統(tǒng)示意圖1. 壁掛爐 2. 膨脹水箱3. 循環(huán)泵 4. 分/集水器 5. 地?zé)岜P管 二、低溫輻射式地板采暖的設(shè)計(jì)程序（一） 建筑物熱負(fù)荷的計(jì)算 、圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的計(jì)算Q1 Q1K·F·（tn-tw）W ：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)2 F：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積 m2 tn：冬季室內(nèi)計(jì)算溫度，比常規(guī)對(duì)流采暖方式中要求的室內(nèi)計(jì)算溫度低2 tw：供暖室外計(jì)算溫度 ：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù) Q1：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量

3、W 1 W = 0.86Kcal/h 考慮到朝向、風(fēng)力、高度的不同，對(duì)建筑物的耗熱量會(huì)造成一定的影響，須對(duì)基本耗熱量做一定修正，這樣通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總耗熱量Q1綜合表示為： Q1=（1+Xg）K··F（tn-tw）（1+Xch+Xf） W Xch：朝向修正%見(jiàn)表 Xf：風(fēng)力附加率% Xf³0Xg：高度附加率%15%³Xg³0 ,房間高度大于4米時(shí)，每高出1米應(yīng)附加2%，但不應(yīng)大于15%。 表1 朝向修正率北、東北、西北010%東南、西南-10%-15%東、西-5%南-15%-30%2、冷風(fēng)滲透耗熱量Q2 在風(fēng)力及熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下，室外的

4、冷空氣通過(guò)門、窗等縫隙滲入室內(nèi)被加熱。這部分冷空氣所消耗的熱量稱為冷風(fēng)滲透耗熱量。 Q=0.278VwCP（tntw） W V：通過(guò)門、窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣總量 m3/h 見(jiàn)實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè) w：供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度 kg/m3 CP：冷空氣的定壓比熱 CP=1Kj/Kg0.278：?jiǎn)挝粨Q算系數(shù) 1Kj/h=0.278W亦可按公式 Q2=0.278nkVnCPw (tn-tw) W計(jì)算 nk：房間換氣次數(shù) 次/h。按下表2選用。 Vn：房間的內(nèi)部體積 m3 表2 標(biāo)準(zhǔn)換氣次數(shù) 房間外墻暴露情況 nk一面有外窗或外門Page: 31/42/3兩面有外窗或外門1/21.0三面有外窗或外

5、門1.01.5門廳23、 冷風(fēng)侵入耗熱量Q3 冬季在風(fēng)壓及熱壓作用下，冷空氣由開(kāi)啟的外門侵入室內(nèi)，把這部分冷空氣 加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為冷風(fēng)侵入耗熱量。 Q3=0.278VwwCP(tn-tw) W VW：流入的冷空氣量。 亦可采用外門基本耗熱量乘以下表中的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即： Q3=NQ外門N：考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率，按表3采用。表3 外門附加率外門布置情況附加率一道門65n%兩道門（有門斗）80n%三道門（有兩個(gè)門斗）60n%公共建筑和生產(chǎn)廠房的主要出入口500%注：n為建筑物的樓層數(shù)，對(duì)建筑物的陽(yáng)臺(tái)門不考慮冷風(fēng)侵入耗熱量。 建筑物的熱負(fù)荷Q=Q1+Q2+Q3 W在此須說(shuō)明3點(diǎn)：

6、1、采用集中供暖分戶計(jì)量或采用獨(dú)立熱源的住宅，應(yīng)考慮間歇供暖，戶間建筑熱工條件和戶間傳熱等因素。在房間計(jì)算熱負(fù)荷的基礎(chǔ)上要增加20%30%的附加量，但不統(tǒng)計(jì)在集中供暖系統(tǒng)的總負(fù)荷內(nèi)。 2、若房間局部區(qū)域采用地板輻射采暖，其他區(qū)域不供暖時(shí)，地板輻射采暖所需的散熱量可按全部區(qū)域供暖所需的散熱量乘以下表4中的系數(shù)確定。 表4采暖區(qū)面積/房間總面積>0.800.550.400.25<0.20 計(jì)算系數(shù) 10.720.540.380.303、房間進(jìn)深大于6米時(shí)，以距外墻6米為界分區(qū)當(dāng)作不同的單獨(dú)房間，分別計(jì)算供暖熱負(fù)荷。4、地板輻射散熱量包括向房間的有效散熱量和向下層的傳熱量，計(jì)算房間的熱負(fù)

7、荷時(shí)應(yīng)考慮在內(nèi)。這里我們只介紹設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)方法。因這部分熱量與地板輻射采暖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)，在這里未作考慮。（二） 地板表面平均溫度tEP的確定1、 單位地板面積所需的有效散熱量q1 q1=Q/F1 W Q：房間所需有效散熱量 F1：房間地板有效散熱面積 m2 2、地板表面平均溫度tEP tEP=tn+9(q1/100)0.909 tn：室內(nèi)溫度 注：地板表面平均溫度tEP應(yīng)符合下表5的要求 表5環(huán)境條件適宜溫度 最高溫度 人員長(zhǎng)期停留 2426 28人員短期停留 2830 32無(wú)人員停留 3540 42（三） 管間距、水溫的確定 地面層所用材料不同（地磚、塑料、木地板、地毯）時(shí)，熱阻值R會(huì)不

8、同，相同條件下地面的輻射熱量不同。在已知單位地板面積所需的散熱量q1的條件下，查附錄1選擇所需水溫及管間距。（四） 供暖系統(tǒng)的選擇常見(jiàn)的供暖系統(tǒng)有上供下回式、下供下回式、下供上回式等多種方式。具體方式的選擇宜根據(jù)建筑物的具體條件（建筑平面的外形、結(jié)構(gòu)尺寸），考慮到系統(tǒng)總造價(jià)及使用效果來(lái)選擇合理的供暖系統(tǒng)。（五） 膨脹水箱 膨脹水箱在系統(tǒng)中起著容納膨脹水量、排氣、定壓的作用，有開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式水箱高處安裝，閉式水箱就地安裝。1、 開(kāi)式高位水箱 其容積依下式計(jì)算確定： VP=tmaxVC L VP ：膨脹水箱的有效容積 L ：水的膨脹系數(shù) =0.0006L/ VC ：系統(tǒng)的水容量 Ltmax

9、系統(tǒng)內(nèi)的水受熱及冷卻時(shí)溫度的最大波動(dòng)值，一般以20起算，地板輻射采暖系統(tǒng)中，tmax =60-20=40，以上公式可簡(jiǎn)化為： VP=0.024VC L 求出所需的膨脹水箱的有效容積后，可按全國(guó)通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集（CN5011）選用所需的型號(hào)。2、 閉式地位水箱即氣壓罐。氣壓罐的選用以系統(tǒng)補(bǔ)水量（總?cè)菟康?%）為主要參數(shù)選取。規(guī)格型號(hào)參見(jiàn)實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)。注：?jiǎn)螒舨膳到y(tǒng)較簡(jiǎn)單，但膨脹水箱必須設(shè)置。集中供暖系統(tǒng)水的膨脹、補(bǔ)水等均在換熱站進(jìn)行，不在我們考慮的范圍內(nèi)。（六） 水力計(jì)算 低溫輻射地板采暖水力計(jì)算的目的：A確定系統(tǒng)各回路的水流量G。B確定各回路及系統(tǒng)的管徑。C確定系統(tǒng)所需的循環(huán)作

10、用壓力。D選擇系統(tǒng)所需的循環(huán)泵。1、 系統(tǒng)水流量的確定 G=0.86QKg/htg-th tg-th：供回水溫差。低溫輻射地板采暖的供回水溫差不宜大于102、 管徑的確定 G=FV 根據(jù) F=d2/4 可推導(dǎo)出 =2+ m =d+2 其中F：管道截面積 V：盤管內(nèi)水流速。在0.250.5m/s之間為宜 d ：管道內(nèi)徑 m ：管道壁厚 m ：管道外徑 m3、 在已知流量G、流速V、管內(nèi)徑 d 的基礎(chǔ)上我們可以求出各回路的循環(huán)作用壓力。該壓力用來(lái)克服管道對(duì)流體的沿程阻力和局部阻力。 單位長(zhǎng)度沿程阻力 i =V2/2d Pa/m 式中 =0.25/Re0.226 Re=Vd/ 沿程回路阻力P=il

11、Pa 其中 Re：雷諾數(shù) ：水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù) m2/S V：水流速度 m/S i：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度沿程阻力損失 Pa/m d：管道內(nèi)徑 mm ：水力摩阻系數(shù) l：回路長(zhǎng)度 m 局部阻力按經(jīng)驗(yàn)值估算取沿程阻力的25% 建筑給水硬聚氯乙烯給水管道設(shè)計(jì)施工驗(yàn)收規(guī)程 綜合以上管道對(duì)水的阻力=沿程阻力+局部阻力=1.25il Pa 以上計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，可查水力計(jì)算表（見(jiàn)附錄2） 4、循環(huán)水泵的選擇前面我們已計(jì)算出系統(tǒng)所需水流量G及系統(tǒng)對(duì)水的循環(huán)阻力，即整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)水泵要提供的水流量及要克服的阻力（揚(yáng)程），揚(yáng)程需在系統(tǒng)循環(huán)阻力的基礎(chǔ)上考慮10%的附加量。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下：(1) 熱力計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量

12、的計(jì)算Q1Q1·F·（tn-tw） 圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的計(jì)算Q1Q1=（1+Xg）K··F（tn-tw）(1+Xch+Xf) W冷風(fēng)滲透耗熱量Q2Q2=0.278Vw· CP（tntw） W或Q2=0.278nk·Vn·CP·w (tn-tw) W冷風(fēng)侵入耗熱量Q3Q3=0.278Vww CP(tn-tw) W或Q3=NQ外門 W建筑物的熱負(fù)荷的計(jì)算Q=Q1+Q2+Q3 W地板表面平均溫度的確定tEP=tn+9(q1/100)0.909 q1=Q/F1 W管間距、水溫的確定查附錄1供暖系統(tǒng)的選擇膨脹水箱的確定VP=0.

13、024VC L(2) 水力計(jì)算系統(tǒng)水流量G的確定 G=0.86QKg/htgth 管徑 的確定 =2+ m 管阻力的確定 沿程阻力+局部阻力=1.25il Pa水泵的選擇附錄1 地板向房間的有效散熱量表附錄1-1地面層為水泥、陶瓷磚、水磨石或石料的散熱量地面層熱阻 R=0.02 (m2.k)/w平均水溫()室溫()下列供熱管道間距(mm)條件下的地板散熱量(w/m2)3002502252001751501251003515182022248370625345927868594997827262521028675655410790796657112948371601179886746212110

14、290776540151820222410592837566116102928273122107978776128112102918013511810795841411231121008814712911710492153134121109954515182022241271141059687140126116106961481341221121011551391281171071631461351231111711531411291171781601471351221861661531401285015182022241491361271181091651501401301211731581

15、48137126182166155144133191174163151140200182171159147209191178166153218199186173160551518202224171158149140131189174165155145199184173163152209193182171160220203191180168230212200188176241222209197184251231218205192附錄1-2 地面層為塑料類材料的散熱量 地面層熱阻 R=0.075 (m2.k)/w平均水溫()室溫()下列供熱管道間距(mm)條件下的地板散熱量(w/m2)300250

16、225200175150125100351518202224665649423672615446397564564840786658504281696052448471635445877465564790766758484015182022248373665952918072655794837567599886787062102908173641069384756711096877869113999081714515182022241009083766910998918375114102948779119106989082123111102948512811510697881321191101

17、01911371231131049450151820222411810710093861281171091029413412211410698139127119110102145132123115106150137128119110155142132123114160146137127118551518202224135125118111103147136128120113153141134126113160147139131122166153145136127172159150141132178164155146137184170160151141附錄1-3 地面層為木地板的散熱量地面層熱阻

18、R=0.1 (.k)/w平均水溫（）室溫（）下列供熱管道間距（mm）條件下的地板散熱量（w/）3002502252001751501251003515182022246151453935665649423568585144357160534537736255473876645649407866585042806860524340151820222476676154488372665952867568615489787163569281736658958476686098867870621018980726445151820222492827670639989837669103938679711

19、079689827411110092847711510395877911910698908212211010193845015182022241089892857911610699938612111010396891261151071009213011911110396135123115107991391271191101021431311221141055515182022241231141081019513412311610910313912812111410714413312611811114913813012211515514313512711916014713913112316415

20、2143135126附錄1-4 地面層為以上鋪地毯的散熱量地面層熱阻R=0.15 (.k)/w平均水溫（）室溫（）下列供熱管道間距(mm)條件下的地板散熱量300250225200175150125100351518202224524439353556474236355849433735605144383561524640356354474135655548423567565043364015182022246557524741706156504472645852467566605347776861554979706357508272655852847367605345151820222479

21、716560548476706458877872666090817569629383777164968679736698888275681019184777050151820222492847973689990847873102938781751059690847810999938780112102968983115105989285118108101948755151820222410597928681113104999387117108102969012111210599931251151091029612811911210599132122115108102135125118111104附錄2 塑料管或鋁塑復(fù)合管水力計(jì)算表附錄F-1 塑料管或鋁塑復(fù)合管水力計(jì)算表流量計(jì)算內(nèi)徑/計(jì)算外徑（mm）12/1616/2020/25L/hm/sPa/ mm/sPa/ mm/sPa/ m900.2291.041080.27125.761260.31165.301440.35209.440.2053.071620.40258.200.2265.331800.44311