浅谈低温地板辐射采暖在建筑中的应用

摘 要：本文详细介绍了关于低温热水地板辐射这一采暖形式的优点、弊端、在建筑中的应用以及在设计、施工常见的问题与解决方法。
关键词：低温热水地板辐射采暖 热舒适度 低品位热媒 分户计量 节能
工程造价 不可修复性 适用范围

一、 引言
根据国家《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87及省、市有关文件要求，新建、改建、扩建各类住宅采暖系统均应采用分户计量，这使得传统的采暖形式发生了较大的变化，为采暖形式多元化提供了契机，各种新的分户采暖形式纷纷涌现出来，抢占了一定的市场份额。其中我市常见的形式有：集中热水分户采暖、低温热水地板辐射分户采暖、分户电采暖、电热膜采暖以及燃气、燃油、电锅炉分户采暖系统等形式。下面单就低温热水地板辐射采暖（下简称地板辐射采暖）这一形式谈谈其优点、弊病、应用的范围及设计施工中常见的问题。
二、低温地板辐射采暖的优点：
2．1 利于分户控制，符合规范要求。
随着国家取消福利化用热，供热商品化进程不断深入，供暖系统采用分户热计量系统势在必行，地板辐射采暖正是在此前提下逐渐走入市场，它不仅满足这一要求，更能达到分室控制。
2．2热舒适度较好，节约能源。
根据医学研究，人体的热敏感区为距离地面0.05-0.15m处，低温地板辐射采暖正是由地面向上均匀散热，应了中医“暖身先暖足”的理论。在同等条件下，热敏感区的温度(地面温度)要比普通的对流散热器采暖方式高10℃左右，形成“脚热头暖”舒适环境。故室内计算温度可以比安装对流散热器采暖方式降低2-3℃，根据国外实际运行经验，采暖设计温度每降低1℃，可节约能源10%。同时，由于地板辐射采暖垂直空气梯度分布也最为均匀，最大限度地减少了无效能耗，以及由于辐射温度适中，减少了人体辐射散热。综上所述，地板辐射采暖可比普通对流采暖节能20-30%左右。
2．3 适应当前的低品位热媒运行。
根据资料显示，热水采暖供回水温度95/70℃，为经济温度。根据长翼型散热器散热量计算公式：
Q=5.307△T1.345
式中：Q——长翼型（大60）散热器散热量 （W/3片）
△T——供回水平均温度与室内温度温差 （℃）
计算得出结论（见表-1），热媒温度每降低5℃，散热器散热量减少
长翼散热器散热量(W/片)
表-1
供回水温 95/70 90/65 85/60 80/55 75/50 70/45
长翼散热器℃ 480 431 383 336 292 248
减少比例 -- 10．2% 11．1% 12．3% 13% 15．1%
10%以上。受锅炉发热效率、管理水平及煤质等诸多因素影响，我市锅炉供热普遍低效率间歇式供热，达不到经济供回水温度，很大程度上影响了散热器的供热效果，形成了“小温差，大流量”的不经济运行方式。地板辐射采暖形式为保证采暖的舒适度、安全性及延长管材的使用寿命等因素，供水温度适用于T≤60℃。适应在当前低品位热媒下运行，节约了能源。
2．4适用大空间、落地窗等不适合散热器布置场所采暖。
随着建筑业的发展，为了立面造型的美观及室内采光效果，落地窗的应用越来越普遍。散热器首选为窗下布置，而落地窗下缺少散热器布置的必要空间，以及一些大跨度房间的增多，这给散热器采暖系统的布置带来了极大的不便。而低温地板辐射采暖系统采用管道地面内暗设，地面均匀散热，不受空间及跨度影响，满足了特殊场所的采暖要求。
2．5方便室内装修，减少后期维修量。
传统散热器安装位置在一定程度上影响美观，为二次装修带来不便，装修后对散热效果以及日后检修也造成影响。分户采暖系统设计更是多种多样，经统计普遍采用的水平跨越式，管道暗设。虽然保证了供暖的质量，但由于接点过多，地面完成后会出现跑、冒、滴、漏等现象，维修极不方便。而地板辐射采暖暗设，室内不见采暖设施，每一环路采用整根管道，管道没有接头，大大减少了日后的维修量。既方便装修又保证了采暖效果。
2．6有利于塑料管材的推广，节约资源。
根据建设部《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》文件精神，推广如PE-X管、PP-R管等塑料管材的使用。地板辐射中塑料管材的大量应用，大大地减少了钢材耗量。
三、低温热水地板辐射采暖存在的问题：
地板辐射采暖具有其他采暖形式所不具备的优点，但它并不是一种完美的采暖形式，它也同样存在着一定的弊端。
3．1仅适用于节能住宅。
根据规范规定，人员长时间停留的地面宜采用的温度为24-26℃，最高不超过28℃，否则地面温度超标，影响舒适度。
根据地面平均温度计算公式：
tEP=tn+9×(q/100)0.909
式中 q——单位地板面积散热量 （W/m2）
tEP——地表面平均温度 （℃）
tn——室内设计温度 （℃）
其中地面温度按不大于26℃计算，室内设计温度按18℃（其它分户采暖形式设计温度为20℃）计算，单位地板面积散热量（即单耗）不宜大于87 W/m2。这表明地板辐射采暖仅适合于建筑热工条件较佳的节能住宅。一些高、大空间及节能效果不理想的建筑物中不宜采用或仍需设置其它采暖形式辅助采暖。
3．2增加工程造价及运行能耗。
由于地板辐射采暖管道为地面埋设安装，这样按规范和工艺要求，地面至少需要增厚80~100mm。经计算每增加层高100mm约增加土建造价2~3%，并且增加地面荷载约1.2kN/m2，提高结构造价。
此外，由于热媒温差较小，流量随之增加，输送管道断面及输送介质的能耗随之增大。
3．3需设置独立热源。
地板辐射采暖室内加热盘管为Ф20，转弯多，阻力较大，而且采用一次性埋设，所以对采暖的水质要求较高。根据以往的经验表明，余热水水质较差，含油、粉尘及微生物较多，管道堵塞后无法维修，以及对水温的稳定性（T≤60℃）要求严格，所以需要设置热交换装置独立热源。对低效率锅炉供热系统可直接采用。所以这一形式适宜应用于新建小区整体采用。
3．4管材的质量问题是制约其推广的重要因素之一。
地板辐射采暖管道整体暗设，不可修复性是其主要缺点之一。由于建材市场的混乱，对选材提出较高要求。如果管材不过关发生渗漏，将无法进行维修，导致二次安装。
3．5对地面装饰材料起到限制作用。
由于不同地面材质的传热性能不同，地面装饰层的材质对其散热效果起到一定影响。所以，在热负荷确定前提下，为保证供热效果，对地面装饰层的热阻提出要求，一定程度上制约了地面二次装饰的多元化。
四、设计、施工中常见的问题及解决办法
目前，地板辐射采暖形式虽然经过几年实践，积累了一些经验。一些相应的规范规程还不健全，设计、施工还有很大的随意性。所以在设计施工中还存在一定需要解决的问题。
4．1热负荷确定问题
根据对樱桃花园工程实例调查得知，实际运行中存在着水温较高、设计中对热负荷修正过大，以及施工单位盲目追求热效果、加大配管量，致使室温过高，影响舒适度。所以在设计中，应考虑室内地面遮挡、地面材质和房间功能等情况，对计算热负荷进行适当修正或每室分多环调控，来维持室温舒适度。
4．2地面存在龟裂现象。
在地板辐射采暖形式推广过程中，其采暖效果、热舒适性受到一致认可，但个别工程出现地面龟裂现象。造成地面龟裂的主要原因有以下两个方面：
4．2．1由于盘管采用塑料管材，热胀量较大，如果水平移动受到阻
碍便会对面层造成一定的推力。处理不当会造成龟裂和鼓胀现象。
常用采暖管材伸胀量
表-3
材质 普通钢管 交联铝塑复合管 聚丁烯管 无规共聚聚丙烯管 交联聚乙烯管
伸胀量mm/m·K 0.012 0.025 0.130 0.180 0.200
解决这一问题需要设置足够的伸缩缝、固定点，对地面进行分割。并且上压混凝土不宜小于50mm，以产生足够的抵抗力和在混凝土中按施工规范加入适量防龟裂剂。
4．2．2 工程建设中，为了抢工期等原因，有采暖期中施工现象，地面施工后强度尚未达到要求，不足以抵抗推力便匆忙供暖，或地面受热不均匀，也可导致有龟裂现象发生。
五、小结
经过对地板辐射采暖优、缺点的论述,我们不难得出结论：地板辐射采暖技术上是可行的。但不一定是住宅供暖方式的首先选择, 更不是唯一选择。它是游泳馆、候车厅、礼堂等高空间、大跨度和不适合安装散热器采暖的建筑物，以及对环境舒适度要求较高场所采暖的最佳方案之一。


参与文献
GBJ19-87采暖通风与空气调节设计规范
陆耀庆，主编。实用供热空调设计手册。北京：中国建筑工业出版社
暖通空调·动力编写组，全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调·动力