求教地板辐射采暖知识

谢谢楼上的朋友们

地板有效散热量是随保温层厚度增大而增加，地板向下热损失随保温层厚度增大而减小，而地板总供热量则随保温层厚度的增大而减小，且地板有效散热量、热损失以及总供热量都随保温层厚度增加而变化的曲线逐渐趋于平缓。由图可以看出保温层厚度增加到4cm以后，其厚度增大对地板散热的作用已经不是非常明显。综上所述，地面辐射采暖楼板合理设置保温层有以下好处：
1）合适的保温层厚度可有效提高地面的有效散热量；同时，可降低热损失，即减少了通过楼板的户间传热负荷，有利于分户热计量的实行。
2）保温层的设置，可使楼板下皮的温度不太高，使得室内的温度梯度分布较为理想，提高了室内人员的热舒适感。
5．其它因素对散热的影响
1）管径的影响
将管径De20×2与De16×2的PE-X管计算结果进行比较。
De20×2的PE-X管相同的工况下有效散热量及热损失均略高于De16×2的PE-X管，由此可知管径的增大可以使得地板向上、向下的散热量增大，但管径的改变对地板散热量的影响并不大。而采用不同管径对环路阻力影响较大。
2）管材的影响
表3、4分别为PE-X管、PB管及PP-R管在地面层热阻为0.02(m2.K)/W时的地板有效散热量与热损失计算值。表中数据显示：PE-X管的有效散热量比与热损失均高于PB管及PP-R管，PB管与PP-R管则相差不多。造成这种情况的原因是，PE-X管的导热系数为0.38W/(m.K)，而PB管与PP-R管导热系数分别为0.23W/(m.K)、0.24 W/(m.K)，PE-X管高于PB管及PP-R管。不过管材的影响并不大。
3）地面层热阻的影响
图5为PE-X管De20×2、保温层厚度30mm条件下平均水温45℃、室温18℃时各地面层热阻的地板有效散热量及热损失。由图中可以看出：地面层热阻由0.02(m2.K)/W增加到0.075(m2.K)/W，相应的地板有效散热量减少了26%，地面层热阻增加到0.15(m2.K)/W，相应的地板有效散热量减少了近一半，而地板热损失随地面层热阻增大反而略有增加，从而使得地板总供热量中热损失的比例显著增加（如表2）。地面层热阻增大使得地板向上热阻迅速增大，但与地板向下热阻相比还是较小。因此，地板向上的有效散热量随地面层热阻增大而明显减小，热损失则变化不大。
三．地面辐射供暖的设计
1．计算供暖热负荷
计算全面地面辐射供暖系统的热负荷时，室内计算温度的取值应比对流采暖的室内计算温度低2℃，此计算温度是指室内空气温度，前文已提到，在实感温度相同时，地面辐射采暖的空气温度可以降低。热负荷计算也可以取对流采暖相同计算总热负荷的90％～95％。与取空气温度低2℃的计算负荷比较后可见，对寒冷地区约在93％，对严寒地区约在95％，室外温度越低，所占比例越高。
3.3.6条指出，计算地面辐射采暖的热负荷时，可不考虑高度附加。在计算对流采暖热负荷时，是基于房间高度大于4m时，由于竖向温度梯度为上高下低，导致上部围护结构的耗热量增大而要求计算高度附加率。根据一般资料，地面辐射采暖系统地面温度高于室内空气温度，室内竖向温度分布一般为下高上低，因此其采暖负荷计算时，可不考虑高度附加。
2．校核地板表面平均温度
在确定了室内设计（空气）温度和单位地面面积所需的散热量后，所需的地表面平均温度也被确定，室内设计温度越高、所需的供热量越大则需要的地表面平均温度越高，但是，地表面平均温度过高是不允许的。《地面辐射供暖技术规程》3.1.2条规定，地表面平均温度计算值应符合表3.1.2的规定：
表3.1.2 地表面平均温度 （℃）


区域特征 适宜范围 最高限值
人员经常停留区 24～26 28
人员短期停留区 28～30 32
无人停留区 35～40 42


因此在进行加热管的布置和设计前，应先校核地表面温度，确保其不高于表3.1.2的最高限值。

利用散热量计算程序计算了很多数据后回归的，其公式的形式与北京市《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》中提供的德国公式是相同的，但其中的两个系数不同。其原因是本程序与德国资料采用不同的计算方法，我们不了解德国公式的来历，为了与散热量计算一致，因此决定采用本公式数据，而不采用德国资料的数据。本公式中的室内温度是指室内空气温度，即比对流采暖低了2℃的温度，如果德国资料中tn也是空气温度则用本公式计算的地表面平均温度略高于德国公式的数据。
当地板表面温度超出上表的规定值时，应采取改善建筑热工性能的措施，否则只能设置其他辅助供暖设备以补偿地面辐射供暖的不足。
另外，表3.1.2的温度规定数值引自《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019,该规范也是沿用过去规范的数据，近年来，未见到我国在这方面进行测试和研究的资料。日本近年来的研究，对此温度有不同考虑，舒适范围比上表更宽。
3．确定加热管的敷设间距，
3.4.1条给出了单位地面面积的散热量计算公式，这只是计算原理，无法直接进行计算。公式中地板表面的平均温度是，在地板结构和加热管的敷设方式确定后的实际值，前一节所述地表面平均温度的计算公式是计算需求的温度，两者是不同的。在不同的保温层厚度、不同的加热管间距、不同的管材以及不同的水温等条件下，实际的地板表面温度是不同的，由于影响因素较多而比较复杂，因此3.5.4条规定，加热管的敷设间距，应根据地面散热量、室内计算温度、平均水温及地面传热热阻等通过计算确定，即采用计算程序进行计算。也可按本规程附录A确定，附录A是用计算程序计算出的一部分常用的数据。
4．确定保温层的厚度和地面构造
前面已对保温层的厚度对散热量和室内舒适度的影响作了介绍，设计人可根据工程具体情况进行选择和确定，但有一条是必须执行的，3.2.1条是强条，规定与土壤相邻的地面，必须设绝缘层，且绝缘层下部必须设置防潮层。直接与室外空气相邻的楼板，必须设绝缘层。
应注意，对卫生间等潮湿房间，在填充层上部应设置隔离层。该条文的说明提供了地面构造的示意图。3.2.3条要求地板面层宜采用热阻小于0.05m2·K/W的材料。本文前面已介绍了面层热阻对地面的散热量影响较大，因此宜采用热阻较小的面层。
5．室内温度控制
规程3.8.3条提供了几种控制方法，需要强调的是，由于设计和运行管理的原因，目前很多工程室内温度均偏高，有时会造成室内极不舒适且浪费能源，所以温度控制是非常重要的。当采用手动控制时，阀门应具有很好的调节性能，而目前的工程中，阀门往往是只能开关的，设计人可提出要求。
四．新型地面辐射采暖形式
由于了解的情况有限，本文只介绍一种新的形式。日本近年来开发了预制板型的一体化地面辐射采暖板，该采暖板总共只有12mm厚，包括铝箔面层、泡沫塑料保温层和镶嵌在保温层内的塑料管，塑料管的外径只有7mm左右，保温板内隔一定距离设薄型龙骨，保温板一般卷成大卷装箱。由于是工厂预制产品，施工比较方便，不需要采用水泥砂浆等进行湿作业，因此也称为干式地面辐射采暖。这种采暖板一般应用在热源为小型壁挂采暖炉的工程中，因为其管道的承压能力只有200kPa左右。
在日本一般情况下，采暖板只铺设60％～70％的地面面积，其余部分铺设相同厚度的填充板。采暖板有各种规格，施工时按铺设面积的大小组合装配，采暖板和填充板均直接铺设在平整的楼板上，在龙骨处用钉子固定。采用专用铜接头将各采暖板的小管道连接起来，各采暖板的管道连接一般采用并联连接，以减小管道的阻力，连接总管镶嵌在填充板内，上面可直接铺设装饰面层。由于接头的质量很好，不会发生漏水问题，故接头均可埋设在地板装饰面层下。
该工艺方法在日本已有6到7年的应用经验，技术比较成熟，工程中得到大量的应用，在地面辐射采暖各种型式中的占有率不断上升发展势头很快。在我国应用时，需要解决接头的连接方法或接头的防漏问题。