淺談低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計與施工

1、淺談低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計與施工摘要 在介紹低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)特點的基礎(chǔ)上, 分別從熱負荷計算、熱力計算、水力計算和加熱管布置 4 方面闡述了采暖系統(tǒng)設(shè)計的全過程。同時, 介紹了低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的施工工序, 指出了施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 并對設(shè)計與施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行了討論。關(guān)鍵詞 地板輻射采暖, 低溫?zé)崴? 設(shè)計, 施工design and construction of the heating system withlow- temperature hot - water floor radiationyu zhengfen1 , guo yonghao2(1.she

2、nyang construction university architectural design research institute ；2.shenyang construction university architectural design research institute )abstract : according to the characteristics of the heating system with low - temperature hot - water floor radiation , thesystem design procedure is desc

3、ribed from four aspects of heat load calculation , thermal calculation , hydraulic calculationand heating pipe distribution.meanwhile,based on theintroduction of construction process , the key points are proposed.and the possible problems during design andconstruction are discussed as well.keywords

4、: floor radiant heating , low - temperature hot - water , design , construction近年來, 隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高, 傳統(tǒng)的采暖方式和設(shè)備已不能滿足人們對環(huán)境質(zhì)量的要求以及建筑節(jié)能的需要。由于比傳統(tǒng)的對流散熱器采暖具有先進性、安全性、節(jié)約能源等優(yōu)點, 低溫?zé)崴匕遢椛洳膳壳耙呀?jīng)得到了廣泛的應(yīng)用, 是公認的衛(wèi)生條件和舒適度都十分理想的供暖方式。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳且缘陀?0 熱水為熱媒, 通過在加熱管內(nèi)的循環(huán)流動加熱地板, 并利用地面以輻射和對流的傳熱方式向室內(nèi)供熱的供暖方式 1 。與傳統(tǒng)的采

5、暖方式相比,低溫?zé)崴匕宀膳哂袩嵝阅芊€(wěn)定、室溫均勻、舒適、節(jié)能、管理方便等特點, 已被廣泛應(yīng)用于別墅、住宅、游泳館等場所。本文分別從系統(tǒng)特點、設(shè)計計算、實際施工和存在問題等方面, 對低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)進行詳細的分析討論。1 低溫?zé)崴匕遢椛洳膳奶攸c低溫?zé)崴匕遢椛洳膳且环N利用建筑物內(nèi)部地面作為輻射面進行采暖的系統(tǒng)。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳慕Y(jié)構(gòu)如圖1 所示 。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)具有如下幾個特點 2 :(1) 高效節(jié)能。熱媒溫度低, 可以充分利用各種熱源及余熱水; 在建立同樣舒適條件的前提下,室內(nèi)采暖設(shè)計溫度可降低2 , 從而節(jié)約了能源; 輻射供暖方式比對流供暖方式熱效率高, 所以

6、與傳統(tǒng)散熱器采暖相比, 地板輻射采暖一般能節(jié)能20 %30 % , 其節(jié)能效果也很可觀。(2) 舒適衛(wèi)生。熱量由下向上傳遞, 室內(nèi)地面溫度均勻, 溫度梯度合理, 使人有頭涼腳熱的舒適感; 由于熱媒溫度較低, 避免了室內(nèi)空氣的強烈對流, 大大減少了因?qū)α魉a(chǎn)生的塵埃飛揚對室內(nèi)空氣的二次污染, 達到良好的衛(wèi)生效果。(3) 熱穩(wěn)定性好。地板輻射采暖由于有較厚的混凝土、砂漿層作為蓄熱結(jié)構(gòu), 系統(tǒng)蓄熱能力強、熱穩(wěn)定性好。即使在間歇供暖的條件下, 房間內(nèi)的溫度也不會有較大波動。(4) 不占用使用面積。室內(nèi)取消了散熱器及其支管, 增加了使用面積, 便于裝修和家居布置。圖1 低溫?zé)崴匕宀膳Y(jié)構(gòu)圖2 低溫?zé)崴?/p>

7、地板輻射采暖的設(shè)計21 熱負荷計算低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)能夠減少房間上部的無效耗熱量, 因此, 在相同的舒適性條件下, 輻射采暖房間比對流采暖房間節(jié)省建筑物的耗熱量,故需對常規(guī)方法計算出的熱負荷進行折減。通常包括兩種方法: 一是將對流式采暖系統(tǒng)的總熱負乘以0.90.95 的修正系數(shù)(寒冷地區(qū)取0.9 , 嚴寒地區(qū)取0.95) , 另外一種是將室內(nèi)計算溫度取值降低2 進行計算。在房間熱負荷計算中, 戶間傳熱負荷也是其中較為重要的一部分, 其計算公式如下:qt = p·ki·fi·t(1)式中: qt 戶間傳熱設(shè)計熱負荷(w) ; k 戶間樓板及隔墻的傳熱系數(shù)w/

8、(m2·) ; f 戶間傳熱樓板或隔墻的面積(m2) ; t 戶間傳熱設(shè)計熱負荷的計算溫差,地板采暖一般取8 ; n 存在戶間傳熱樓板和隔墻的戶數(shù)；p戶間樓板及隔墻同時發(fā)生傳熱的概率系數(shù)。地板輻射采暖因為鋪設(shè)絕熱層, 不供暖鄰戶的得熱相對較小, 故宜取較大溫差, 一般選取8 計算。考慮戶間出現(xiàn)傳熱溫差的概率, 取各向傳熱量總和的適當(dāng)比例作為戶間傳熱的總負荷。垂直方向相鄰戶間均采用地板采暖時, 除頂層以外的各層,向下層的散熱量可視作與來自上層的得熱量相互抵消。2.2 熱力計算(1) 地板散熱量地板輻射采暖的散熱量與熱水的平均溫度、室內(nèi)溫度、加熱管材質(zhì)、管徑與間距、覆蓋層的厚度與熱阻等因

9、素有關(guān)。它包括輻射散熱量和對流散熱量兩部分, 計算公式如下 1 :q = qf + qd(2)qf = 5 ×10- 8 ( tpj + 273) 4 - ( tfj + 273) 4 (3) qd = 2.13 ( tpj - tn) 1.31(4)式中: q 單位地面面積的散熱量(w/ m2 ) ;qf 單位地面面積輻射傳熱量(w/ m2) ; qd 單位地面面積對流傳熱量(w/ m2) ; tpj 地表面平均溫度( ) ; tfj 室內(nèi)非加熱表面的面積加權(quán)平均溫度( ) ; tn 室內(nèi)計算溫度( ) 。由式(2) 、(3) 、(4) 可以看出, 確定地表面平均溫度是計算地板散熱

10、量的關(guān)鍵。地表面平均溫度宜按下列公式計算:tpj = tn + 9.82 ×(qx/100) 0.969 (5)式中: tpj 地表面平均溫度( ) ; tn 室內(nèi)計算溫度( ) ; qx 單位地面面積所需散熱量(w/m2) ?？紤]到人體舒適性要求, 地表面平均溫度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi), 具體數(shù)值如表1 所示。表1 地表面平均溫度( )區(qū)域特征 適宜范圍 最高限值人員經(jīng)常停留區(qū) 2426 28人員短期停留區(qū) 2830 32無人停留區(qū) 3540 42(2) 加熱管平均間距首先, 計算覆蓋層材料的導(dǎo)熱系數(shù): =i /i/i (6)式中: 覆蓋層材料的導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m2·) ;i

11、 各覆蓋層材料厚度(m) ;i 各覆蓋層材料的導(dǎo)熱系數(shù)w/(m2·) 。然后, 計算加熱管平均間距:a = (7)式中: a 加熱管間距(m) ; k 輻射地板傳熱系數(shù)w/(m2·) ; b 覆蓋層厚度(m) 。2.3 水力計算低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的管路一般采用分水器、集水器與管路系統(tǒng)連接。對于住宅建筑, 用戶可以根據(jù)個人需要進行分室調(diào)節(jié)控制, 便于分戶熱計量。系統(tǒng)管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力兩部分。由于盤管管路的轉(zhuǎn)彎半徑比較大, 局部阻力損失較小, 考慮到分、集水器和閥門等局部阻力, 系統(tǒng)管路的總阻力可在沿程阻力的基礎(chǔ)上附加10 %20 %。管路沿程阻力損失的計算

12、公式如下:pm = ··v2/2 (8)式中: pm 沿程阻力損失(pa) ; 摩擦阻力系數(shù); d 管道內(nèi)徑(m) ; l 管道長度(m) ; 水的密度(kg/m3) ; v 水的流速(m/s) 。由于盤管內(nèi)壁的絕對粗糙度在0.0007mm 左右,故管道內(nèi)的水力工況在水力光滑區(qū)內(nèi), 摩擦阻力系數(shù)可由布拉休斯公式得出: =0.3164/re0.25 (9)式中: 摩擦阻力系數(shù); re 雷諾數(shù)。由于埋設(shè)管道很難做出坡度, 為了防止管內(nèi)空氣聚集形成氣塞, 一般要求水流流速不宜低于0.25m/ s。但水流流速也不可過高, 否則沿程阻力損失增加, 循環(huán)水泵的壓頭加大, 容易引起噪聲。

13、常用的水流速為0.250.5m/s。2.4 加熱管布置根據(jù)房間的熱工特性和保證溫度均勻的原則,地板輻射采暖系統(tǒng)的加熱管布置方式可分為回折型、平行型、雙平行型3 種, 如圖2 所示。由于回折型是高溫管、低溫管相間布置, 易于形成均化效果, 且埋管彎曲度大都為90°, 鋪設(shè)簡單, 故在實際工程中采用的最多。但對于面積較小的廚房、衛(wèi)生間等, 多采用平行型和雙平行型。 （a）回折型（b）平行型 （c）雙平行型圖2加熱管的布置形式3 低溫?zé)崴匕遢椛洳膳氖┕?.1 系統(tǒng)安裝施工程序低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的施工工序如下所示 3 :(1) 樓面標高找平;(2) 清理樓面基層, 找平;(3) 鋪

14、設(shè)保溫板;(4) 鋪設(shè)加熱管, 調(diào)整管距, 固定管材;(5) 安裝分集水器;(6) 管道和分集水器閉合, 邊角保溫, 打壓實驗;(7) 澆注混凝土填充層, 再次試壓檢查, 實驗合格后做地面面層。3.2 施工要點(1) 基層處理。在鋪設(shè)保溫板前需將地面凸處剔掉、凹處抹平, 沙土、碎石清理干凈, 保持地面平整無任何雜物; 鋪設(shè)保溫板必須滿鋪, 不得架空, 檢驗合格后方可進行下道工序施工。(2) 管道安裝。在管道安裝過程中, 管道、保溫層等決不能腳踩車壓, 并防止任何損傷。(3) 管道試壓。管道裝好以后, 以016mpa 表壓試表, 24 小時內(nèi)無滲漏方可填充豆石混凝土。填充混凝土?xí)r不應(yīng)放水, 需保

15、持管道有不低于014mpa 的壓力。(4) 伸縮縫設(shè)置。當(dāng)?shù)孛婷娣e超過30m2 或邊長超過6m 時, 應(yīng)按不大于6m 的間距設(shè)置伸縮縫,縫寬不應(yīng)大于8mm , 伸縮縫宜采用高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料填充。(5) 供水試運行。經(jīng)過兩次試壓合格, 填充層無大面積開裂現(xiàn)象, 說明施工質(zhì)量合格, 可進行系統(tǒng)調(diào)試。供水應(yīng)緩慢升溫, 先將水溫控制在2530 范圍內(nèi)運行24h , 然后繼續(xù)升溫, 升溫不超過5 / 次, 直至達到設(shè)計溫度; 在設(shè)計水溫條件下繼續(xù)運行24h , 并調(diào)節(jié)每一環(huán)路水溫達到正常范圍。4 問題與討論(1) 由于低溫地板輻射采暖由地板面層向室內(nèi)散熱, 因此, 容易引起填充層、找平層、混凝土層的

16、收縮, 產(chǎn)生應(yīng)力效應(yīng), 有時甚至?xí)?dǎo)致地面層的輕微開裂。解決辦法是, 在填充層、找平層、面層設(shè)膨脹縫, 縫寬1.52mm 為宜, 3 層膨脹縫應(yīng)上下對齊, 縫隙可用柔性材料勾填。(2) 地面層材料和室內(nèi)家居布置對地板的遮擋, 會影響室內(nèi)的采暖效果。(3) 復(fù)合保溫層的施工要保證質(zhì)量。加熱管下設(shè)保溫層的傳熱系數(shù)遠小于加熱管上方的傳熱系數(shù), 因此, 絕大部分熱量能夠通過地面向上傳遞,從而達到地板采暖的目的。如果保溫層的質(zhì)量達不到要求, 會使相當(dāng)一部分熱量向下傳遞, 因此需要在設(shè)計和施工過程中注意。(4) 采用分戶獨立熱源應(yīng)注意煙氣的集中排放。以分戶的燃氣采暖熱水爐作為熱源, 如各自分散排放燃燒產(chǎn)物

17、, 對室外空氣污染比較嚴重, 高層建筑中這個問題尤為明顯。故在設(shè)計時就應(yīng)考慮設(shè)置公用煙道, 將煙氣集中高空排放。5 結(jié)語低溫地板輻射供暖是一種極具發(fā)展前途的供暖方式，與傳統(tǒng)的供暖方式相比，以其舒適、衛(wèi)生、不占空間、節(jié)能、低噪音、便于分戶計量等眾多優(yōu)點而被廣大消費者認可，在工程實踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但其缺點也較為明顯，主要表現(xiàn)為設(shè)計精密、施工程序復(fù)雜和維修破壞大等，一定程度上使部分消費者有所顧慮，也造成了一些糾紛。推廣這種深具發(fā)展前途的供暖技術(shù)就需要盡可能發(fā)揮其優(yōu)點，彌補其不足、避免無謂的返工、維修等，而這些從根本上都需要我們建筑業(yè)同行們共同努力，在工程設(shè)計中，尤其是在施工過程中嚴格遵守施工程序，加強保護，精益求精，提高工程質(zhì)量。 6 參考文獻 1 地面輻射供暖技