影响热水地面辐射供暖散热量的几个温度

在实际的使用过程中，热水地面辐射供暖的地面散热量往往受到热媒温度、地面结构、加热管类型等多个因素的影响，计算过程较为复杂。因此，目前国内的地面辐射供暖技术规程中基本是以表格的形式给出数据供设计人员使用的。 JGJ 142-2012《辐射供暖供冷技术规程》中采用美国供暖制冷空调工程师协会ASHRAE手册提供的计算方法。 以下将结合JGJ 142对地面辐射供暖系统的特点进行分析。

   

   

1. 平均水温与供热量

JGJ 142的附录B按照面层类型、平均水温、室内空气温度、加热管间距列表给出了“混凝土填充式热水辐射供暖地面单位面积散热量”。根据具体的设计参数可从表中查取相应的单位地面面积向上供热量及向下的传热量。下面以JGJ 142表B.1.1-3中PE-X管材的数据为参考，其计算条件详见表B.1.1-3注。按照室内空气温度等于18℃，平均水温分别为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，单位地面面积向上供热量随加热管间距、平均水温变化的趋势可见下图。

单位地面面积向上供热量 随加热管间距、平均水温变化趋势

公式中： q _g ——单位地面面积的向上供热量，W/㎡；a、b——与加热管间距、室内空气温度有关的常数系数； T _g ——进入加热管的供水温度，℃； T _h ——进入加热管的回水温度，℃。

根据GB 50736-2010《民用建筑供暖通风与空气 调节设计规范》第3.0.1条规定，严寒和寒冷地区主要房间应采用的设计温度下限值为18℃。第3.0.5条规定辐射供暖室内设计温度宜降低2℃。因此取室内空气温度分别为16℃、18℃、20℃，面层材料考虑水泥、石材或陶瓷和木地板几种常见材料，水泥等面层单位地面面积向上供热量拟合公式的系数见表1，木地板面层单位地面面积向上供热量拟合公式的系数见表2。

从表1、表2可以看出系数a随加热管间距的增加而减小、随室内空气温度的升高而减小，因此该两项参数是单位地面面积向上供热量的影响因素。同时可以看到表2中的系数a在加热管间距和室内空气温度相同的条件下，与表1中的系数a相差约30%。所以对于热水地面辐射供暖系统，面层材料对单位地面面积向上供热量的影响不容忽视。

   

   

2. 地面表面平均温度

根据JGJ 142第3.4.1条辐射面传热量应满足房间所需供热量或供冷量的需求。式3.4.1-1、式3.4.1-2及式3.4.1-4给出了辐射面单位面积传热量的计算方法。计算式中涉及辐射面表面平均温度（地面辐射供暖时即为地面表面的平均温度）及室内空气温度。热水供暖系统的目的是在冬季室外温度条件下维持室内温度符合设计值。

当热水网路在稳定状态下运行时，如不考虑管网沿途热损失，则网路的供热量应等于热用户地面的放热量，同时也应等于热用户的热负荷，即 进入加热管的供水温度和回水温度决定了地面表面平均温度 ，地面表面平均温度是辐射面散热量的影响因素，进而影响室内温度。

对于人员经常停留的地面，美国相关标准根据热舒适理论研究得出地面温度在21℃～24℃时，不满意度低于8%。JGJ 142表3.1.3规定人员经常停留地面温度上限为29℃。

JGJ 142第3.4.6条规定确定供暖地面向上供热量时，应校核地表面平均温度，确保其不高于本规程第3.1.3条规定的限值，地表面平均温度宜按式3.4.6计算。也就是说地面辐射供暖系统承担的热负荷是有限值的，即进入加热管热媒的平均水温也是需要进行校核的。GB 50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5.4.2条规定，确保地面表面平均温度不高于温度上限值，否则应改善建筑热工性能或设置其他辅助供暖设备，以减少地面辐射供暖系统负担的热负荷。

以下将按照室内温度分别为16℃、18℃、20℃，地面表面平均温度在21℃～29℃间，加热管间距为200mm、300mm，面层材料考虑水泥、石材或陶瓷和木地板两种，以上述条件为示例分别计算单位地面散热量及所对应的平均水温。

从表3至表6的计算结果可以看出维持相同的室内空气温度，加热管间距为300mm时所需的热媒平均温度要比加热管间距200mm提高1℃～3℃。从表3、表4的计算结果可看出在地面表面平均温度相同的前提下，随室内空气温度的升高，所允许的热媒平均水温呈下降趋势。而表5、表6的计算结果显示当室内空气温度大于16℃时，应根据面层材料不同校核地面辐射供暖系统所能承担的最大热负荷以防地面表面平均温度超温。从表3至表6的结果发现当面层材料为水泥、石材或陶瓷，且温度满足要求时，所需的热媒平均温差范围约为27.4℃～45.9℃；面层材料为木地板时，所需热媒平均温度范围约为31.1℃～60.7℃。根据JGJ 142第3.1.1条，热水地面辐射供暖系统供水温度不应大于60℃，民用建筑供水温度宜采用35℃～45℃。因此当面层材料为木地板时应采用较高的热媒供水温度。

结论： 与传统散热器供暖相比，热水地面辐射供暖的地面散热量与热媒平均温度、地面结构、加热管类型和加热管敷设间距均有关，确定地面散热量时还应校核地面表面平均温度，以满足人员停留的舒适度，进而对热媒的平均温度有所限制。