低温热水地板辐射供暖

低温热水地板辐射供暖

摘要：本分分析了低温热水地板辐射供暖的国内外研究现状，阐述了其技术特点。分析了低温热水地板辐射供暖材料的一般规定和低温热水地板辐射供暖加热管的布置原则；对低温热水地板辐射供暖前景作了分析。通过以上研究，为该技术在工程应用提供参考。

关键词：低温热水地板，辐射供暖，供暖材料，前景

前言

近年来，低温热水地板辐射供暖的节能舒适性已得到人们的普遍认可，因此，地板辐射供暖在国内得到广泛的应用和发展。地板供暖在我国起步较晚，与发达国家相比，发展速度缓慢。我国的供暖系统基本沿用前苏联技术，大部分为热水散热器供暖方式。低温热水地板辐射供暖方式，虽然也有个别工程采用，但由于受到当时的技术条件和材料工业的，只能选用钢管、铜管作为地板辐射供暖的通水管，由于钢管(或铜管)成本高，接口多，易渗漏，特别是无法避免电化学腐蚀，再加之径向和轴向膨胀系数大，易引起地面龟裂等问题，特别是我国供暖系统水质控制不严，大都缺乏必要的除氧和软化水处理设备，有的即使有也弃置不用，直接用自来水作为供暖系统的补给水，如此就使管道结垢堵塞，甚至腐蚀漏水，由于无法检修和更换，只得停用，因此使低温地板供暖在我国的应用受到了很大的。地板辐射供热供冷系统降低了冬季设计供暖温度，提高了夏季设计供冷温度，同样可以达到和传统的供热供冷一样的舒适度。这样，地板供暖就比传统的供热供冷节能，正如有些理论和实验所证明，地板供暖可节能30%[1-3]。

1研究状况

地板辐射供暖在国外的应用比较早，相应的实验研究也比较早。早在20 世纪 50 年代 Schutrum 和 Humphreys 就在 ASHVE 研究实验室作了均匀环境(围护结构表面温度相等)、不均匀环境(围护结构表面温度不等)和不同地面装修情况的热工实验[4]，在同一时期，Sartain 和 Harris 在 4 间采用不同绝热地面材料的实验房间内进行了地板供暖系统的实验研究,测量了地面不同覆盖物和室内外温差情况下的水温和地表的热流[5]。法国的 J.Miriel, L. Serres , A.Trombe 用实验和模拟相结合的方法对辐射顶板进行了研究。作者分别模拟了辐射顶板在供热供冷时的室内热舒适参数，并用实验的方法对其正确性进行验证，指出这套模拟系统可以推广到计算年能量消耗和办公建筑热舒适条件的研究。从实验和模拟的结果可以得出，辐射顶板是可以用在保温较好的建筑中进行供热供冷,并可节能 10%[6]。Ling 等人研究了基于热舒适性规则的地板辐射供暖的设计方法[7]。日本的 Haruo 对地板辐射房间的辐射与对流热交换的基础研究[8]。南韩的 Sung-HwanCho 进行了对地板辐射供暖的温度控制的实验测试[9]。通过这些研究和测试，使人们对地板辐射供暖技术有了更多的认识。

西安交通大学能源与动力工程学院的马良栋等对低温地板辐射供暖房间进行了数值模拟，并分析了室内温度分布特征及流动特性，得出了室内空气温度分布随室内高度的变化关系、围护结构表面温度及热流的分布特性，数值结果表明了在室内主流区域空气温度分布均匀，其温差在 1℃左右，从而说明了低温地板辐射供暖舒适性的原因[10]。与此同时，淄博市环保供热有限公司，通过实例分析了低温水地板辐射供暖方式与传统对流供暖方式在人体热舒适方面的差异,指出低温水地板辐射供暖是一种舒适节能的供暖方式[11]。实践证明，室内热舒适性不仅与地板表面温度的大小有关，而且在很大程度上还取决于地板表面温度的分布情况。西安交通大学能源与动力工程学院在建立了地板辐射供暖的数学模型的基础上，利用 SIMPLER 计算程序对其进行了数值模拟，得出了地板辐射加热面不同位置处地板表面的温度分布规律[12]。

2低温热水地板辐射供暖

低温热水地板辐射供暖是一种利用建筑物地面进行供暖的系统。它以低温热水为热媒，供水温度不应高于60℃，供回水温度不宜大于10℃，通过埋设在地板内的加热管(常用PEX管和即-R管)把地板加热，以整个地面作为散热面，均匀的向室内辐射热量，是一种对房间微气候进行调节的节能供暖系统。

2.1低温热水地板辐射供暖技术的特点

使室内环境更舒适宜人。地板供暖给人以脚暖头凉的良好感觉，从而形成真正符合人体散热要求的热环境。如果是合理的设计施工，是能够达到这样的温度分布，是完全可以满足人对温度的舒适性的要求的。然而，目前在国内，在地板辐射供暖设计施工中存在诸多问题，使得地板供暖的舒适性大打折扣，反而不如散热器供暖。地板供暖结构层包括保温层、埋管层、填充层和面层，这样结构层比起普通供暖地面，就要多占用了一定的建筑净高，增加了初投资。有些设计人员为了克服地暖这些缺点，减少地暖结构层的厚度来减少初投资，提出减少保温层的厚度或不设保温层，这是不可取的。保温层的作用之一就是使热量尽可能多地向上放出，减少向下传热。如果不设保温层，就会有很大一部分热量是从顶棚放出，这样使得房间上部温度高于下部。低温热水地板辐射供暖的供暖任务由远红外线辐射承担，辐射面表面温度低于常规散热器，水分散失较少，红外线辐射穿过透明的空气，克服了传统散热器供热方式造成的室内燥热，有异味，皮肤失水，口干舌燥等不适。

有卫生，保健，环保功能。根据人体的供暖要求，理想的室内温度应当是中医所提倡的“温足而凉顶”。辐射散热是最好的供暖方式之一，室内的表面温度均匀，室温由下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的感觉，不造成污浊空气的对流，室内十分洁净。与传统的供暖方法相比，地板供暖系统供水温度低，加热水消耗的能量少，热水传递过程中散热损失

较少。地板供暖主要依靠辐射传热，室内设计温度比采用散热器时要低1-2℃，便于使用太阳能等低品位热能。

由于地面层及混凝土层热稳定性好，因此室内温度变化缓慢。室内取消了散热器及其支管，增加了使用面积，便于装修和家具布置。节省燃料，电力消耗低，是最经济的供暖系统之一。低温地板供暖，塑料管埋入地面的混凝土垫层内，如无人为破坏，使用寿命在50年以上，不腐蚀，不结垢，大大减少了暖气片跑、冒、滴、漏水和维修给住户带来的烦恼，可节约维修费用。

2.2低温热水地板辐射供暖材料的一般规定

1.地板供暖的塑料管应根据耐用年限要求、使用条件等级、热媒温度和工作压力、系统水质要求，材料供应条件和投资费用等因素，进行选择。一般推荐选用下列管材：交联聚乙烯(PE-X)管、聚丁烯(PB)管、交联铝塑复合(XPAP)管，无规共聚聚丙烯(即-R)管。

2.绝热材料应尽量选用密度小、质轻，有一定承载力，热阻高，吸湿率低，阻燃性好的材料。

3.管材，管件和绝热材料，应有明显的标志，标明生产厂的名称，规格和主要技术特性。

4.管材的质量要求

管材应符合有关国家、行业标准或国家标准；省级或省级以上的产品鉴定证书；国家有关质检部门的检测报告。

2.3低温热水地板辐射供暖加热管的布置原则

住宅每户至少应设置一套分(集)水器。每一个支环路的长度不宜超过120m，且宜尽量相等。在靠近外墙处应适当加密。住宅的各主要房间和区域，宜分别设置分支环路。布管方式。加热管的间距不宜大于300mm。加热管的布置应根据房间的热工特性和保证温度均匀的原则，宜采用旋转型，直列型或往复型等布管方式。

3低温热水地板辐射供暖前景分析

低温热水地板辐射供暖系统，因多种原因产生不规则裂缝，可以通过对裂缝的观察和对部缝进行局部破损检查，提出在地暖地面施工中防治裂缝的各种措施。同时可以分析了低温热水地板辐射供暖系统常见故障，并指出低温热水地板辐射供暖系统常见故障有：加热管漏水、地面龟裂、管道堵塞不畅、一层供暖效果不理想和局部用户不热等。剖析了产生故障的原因，给出应对措施。无论是从材料、配件的供应，还是施工技术方面，地板辐射供暖技术的应用均已成熟。因此，在大力提倡节能的今天，该技术可在一定范围内推广使用。地板辐射供暖初投资要比散热器供暖高。在对地板辐射供暖方式调查分析、试验研究、模拟计算和工程实践的基础上，提出一系列降低地板辐射供暖初投资的措施。充分利用各种低温热源作为地板辐射供暖系统的热源将成为今后本领域内的新课题。

结束语

低温地板辐射供暖系统与常规散热器供暖方式相比，具有高效节能、舒适、便于热量计量和收费等优点，其应用日益广泛。随着国民经济的高速发展和城镇人民生活水平的不断提高，人们对室内环境质量有了更高的要求，即空气的清新卫生，温度舒适宜人等，加之新型材料的引进、能源结构的调整，建筑节能以及按户计量供暖收费制度的实施，特别

是随着“以塑代钢”技术的发展，使得低温热水地板辐射供暖技术日益完善，成为一种具有发展前途的新型供暖方式。

参考文献

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4. Schutrum L F, Humphreys C M. Effects of Non-uniformity and Furnishings on Panel Heating Performance. ASHVE Trans.19,60:121~134

5. Satain E L, Harris W S. Performance of Covered Hot Water Floor Panels. ASHVE Trans. 1956,62:52~70

6. J.Miriel, L.Serres, A.Trombe. Radiant Ceiling Panel Heating–Cooling Systems:Experimental and Simulated Study of the Performances, Thermal Comfort and Energy Consumptions . Applied Thermal Engineering,22 (2002) 1861~1873

7. M. D. Fling J. M. Deffenbaugh. Radiant Heating Systems Based

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8. Haruo Heat Hanibuchi and Shuichi Hokoi. Basic of Radiative and Convective Exchange in a Room with Floor Heating. ASHRAE Transaction. 1998

9. Sung-Hwan Cho and Mohammed Zahee ruddin. Temperature Regulation of Radiant Floor Heating Systems Lsing Two-Parameter On-Off Control. An Experimental Study. ASHRAE Transactions. 1999

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11. 韩洪成. 低温水地板辐射供暖实例分析. 节能技术. 2005,23(4):369~371

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