热采暖设计理论分析

关键词：热采暖系统；采暖设计；设计理论；分析 

　　我们将低温地板辐射采暖系统与传统的散热器进行主要分析，从传热原理上来看，地板辐射采暖的辐射比传统的散热器要大很多，传统的散热器通常是以对流形式而运行的，所以在室内，这两种方式才工作原理也就大有差异。对于低温地板辐射采暖系统在建筑中的运用进行主要分析，结果发现其主要存在几个问题：室内偏热、地面温度偏高、地面温度分布不均匀等。 

　　一、室内温感偏高的原因分析 

　　1. 在进行低温地板辐射采暖工程中，由于施工人员没有将其传热原理分清，从而在散热原理方面出现失误，此时如果对采暖负荷进行计算的话显然是不合理的。当在一定的气温条件下，与对流采暖方式相比，辐射采暖会避免室内的温度突然升高，这样就会有利于降低墙面对于人体的对流传热，此时，人们感受到的热温度就是实际感受的温度，而实际感受到的温度一般会比室内的温度高出3℃左右，也就是说，在人们保持相同舒适感的条件之下，辐射采暖就会比对流采暖方式使室内的温度低3℃左右。 

　　2. 如果施工人员在确定采暖负荷值过程中并没有考虑到室内的底板的传热容量，同样也会造成室内温度偏高。 

　　3. 在施工过程中，由于施工人员忽略了建筑的实际情况，而是只按照相关资料来进行查取管间距，或者是按照自己丰富的经验来进行施工，也会造成室内温度偏高。我们根据相关文献知识进行分析，如果加热管是交联聚乙烯塑料管的情况下，公称外径为20mm，填充层厚度为60mm，供回水温差为10℃时，不同加热管间距和不同平均水温时的地板散热量。当填充层厚度改变时，如改为55mm，地面层热阻减小，地板散热量加大，从而使室内温度升高，室内偏热。同理，供回水温差的改变，管间距的增减，管内平均水温的变化，也将影响地板散热量的大小。如某工程设计时供回水温度为50℃/40℃，室内温度为18℃，管间距为250mm，地面层为木地板，地板散热量约89w/m2。由于某种原因实际供回水温度改为55℃/45℃，供回水温差没有变，施工时未做变更，结果实际运行时，室内温度却高达23～24℃，温升约5～6℃，地表温度也升高了5℃左右。 

　　因此设计时应进行细致的计算，否则不仅偏离设计要求，而且也将浪费能源。 

　　二、造成地面温度偏高的原因 

　　地面温度过高，长久之后人体也会感到不适，而且对地面覆盖物也有一定影响，因此根据卫生要求、人体热舒适性条件和房间用途，对地面温度做了一些规定。 

　　在工程中引起地面温度偏高的直接原因主要有以下几个方面。 

　　a 负荷偏大 

　　由于多种原因，造成设计热负荷偏大。由于室内热负荷偏大，将使地板单位面积散热量增加，地板表面平均温度也增大。 

　　b 供回水平均温度偏大 

　　当供回水平均温度升高时，室内温度升高，地表温度也升高。 

　　c 埋管深度不够 

　　在实际生活中，由于有些房地产商为了节约成本，降低工程造价，在高层建筑中将房子的层高降低，再叫上居民为了能够增加层高，往往会埋管过程中减小深度。当加热管埋得比较浅时，底板在采暖过程中就会发生热阻力小的效果，此时室内的某个面积的温度就会逐渐上升，以致于室内地面的温度偏高。由于加热管埋的深度不够，地面的温度往往会与加热管表面的温度相一致。 

　　三、地面温度分布不均匀 

　　地面温度分布均匀程度主要受埋管深度h、管间距s大小、布管方式等影响。 

　　1、埋管深度与管间距 

　　沿热流线方向填充层的热阻是变化的，这样使得辐射板表面是不等温面，管顶所对应的地面温度tb最高，当相邻两加热管中的热水温度相等（t1=t2）时，两管中间处的地面温度tS/2最低。埋深h越小，（tb-tS）/2越大，地面温度分布越不均匀。因此埋深减小不仅导致地面温度偏高，并且使地面温度分布不均匀。 

　　总之，管间距越小，埋深越大，地板表面温度越均匀，因此设计时应注意这一点。 

　　2、布管方式 

　　沿加热管水流方向，水温逐渐降低。两管内水温相等的情况，当两管内水温不等时，如t1>t2，则等温线和热流线分布。 

　　温度最低值不在s/2处，而是偏向温度较低的一侧。地板辐射采暖常用的布管方式有平行排管式，蛇形排管式及回字形盘管式，如图3所示。图中表示了各种布管方式地板表面温度变化情况。第一种方式地板表面平均温度沿水的流程方向逐步均匀降低；第二种方式地板表面温度在小面积上波动大，但平均温度分布较均匀。第三种方式辐射板表面平均温度也是沿水的流程波动，如果布置合理，辐射板表面平均温度波动将很小，温度分布更均匀。 

　　3、其他情况 

　　由于沿外窗或外墙侧热损失较大，一般将高温管段优先布置在该处，或在沿外窗外墙一定范围内布管密些，即缩小管间距。这一点工程设计中基本注意了，但个别工程在这些地方布管过密，沿外窗外墙侧地面温度偏高，加大了热损失。 

　　对于局部区域温度过高的情况（如加热管出口处温度较高，而且布管较密），当对该处地面温度有要求时，应在加热管上方加装隔热板。这是工程中常出现的问题，由于布水器有多个分支管，且出口间距一般为80～100mm，因此出口处地面温度往往偏高，有的甚至超过规定温度，对地面材料产生了一定破坏，因此设计中应注意。 

　　四、设计中应遵循的步骤 

　　综合以上诸多问题，多是由于设计中没考虑辐射采暖的特点而造成的。地板辐射采暖设计看似简单，实际设计中需综合考虑室内温度、地面温度高低、地面温度分布均匀性等的要求，以及相互之间的关系。室内温度与地面温度以及地板散热量有很强的耦合性，某一者的变化将引起其他量的连锁变化。 

　　五、结束语 

　　通过上述，我们对地板辐射采暖进行了深入分析，了解到其主要存在的问题，并将其与传统的散热器进行分析，结论：1）从传热原理上来看，低温地板辐射采暖系统主要采用的是辐射采暖方式，而传统的散热器主要采用的是对流采暖方式所以在确定采暖负荷值的过程中一定要对这两者进行区别开来；2）地板辐射采暖在工作过程中，往往会存在室内温度偏高、地面温度偏高和表面散热不均匀等问题，所以在施工过程中，施工人员一定要对于传热量的变化进行分析；3）在进行管道分布过程中，一定要保证其分布与地面温度相适应。 

　　总而言之，在进行低温地板辐射采暖设计与施工过程中，施工人员应该对其进行认真计算，切勿只是根据自己丰富的经验进行施工，一定要从实际出发，只有这样，才能在不浪费资源的情况下保证室内的舒适感，为人们提供一个良好的环境。 

　　参考文献 

　　1、低温热水地板辐射采暖工程技术规程.河北省工程建设标准DB13/T（J）28-2000 

　　2、低温地板辐射采暖设计常见问题探析。重庆供热研究，2007 

　　3、陆亚俊、马最良、邹严华.暖通空调.北京：中国建筑工业出版社，2002