低温热水辐射问题研究论文

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编者按：本论文主要从地暖的主要特点;地板辐射采暖在我国北方各地普遍推广;地板辐射采暖施工要求高,需要有经过专门训练的专业队伍施工等进行讲述，包括了由于地板采暖的蓄热效应,稳定的热源来自足下、辐射采暖相应提高了室内围护结构表面温度、该采暖系统具备分户热量计量和分室控温的条件等，具体资料请见：

【摘要】本文介绍了低温热水地板辐射采暖的特点及其应用情况。重点阐述了在施工中遇到的问题及采取的相应措施。

【关键词】采暖;辐射;施工;质量;节能

低温地板辐射采暖是一种卫生条件和舒适标准都比较好的采暖方式,是一种减少建筑能耗、提高热舒适性的理想供暖方式。[1]它是通过地面以对流、辐射的传热方式把热量传递至室内空气及物体,达到采暖效果。地面传播的总热量为对流传热和辐射传热之和。其中辐射传热量比例占总传热量的60%以上。[2]利用低温辐射供暖,主要以辐射方式传送热量,这种直接迅速的传送方式热量无须通过任何介质便可传给供暖对象,降低了传热成本,提高了热效率。因此地面供暖可以用较低的室内设计温度(16～20℃)达到较高室内设计温度(18～22℃)的对流散热的供暖效果。据有关资料报道,室内设计温度每降低1℃可节约燃料10%,低温辐射供暖其散热损失亦小于其他形式的供暖。

1地暖的主要特点

通过多年的施工、验收和体验,低温热水地板辐射采暖和对流散热器采暖系统相比,具有以下特点:[2]

1.1由于地板采暖的蓄热效应,稳定的热源来自足下,室内空气沿高度方向的温度分布比较均匀,温度梯度小,由下而上逐渐递减,是理想的温度分布,地面温度高于呼吸线温度,给人以脚暖头凉的感觉,感到舒适。同时由于上部温度低,相应减少了房间的无效热损失。

1.2辐射采暖相应提高了室内围护结构表面温度,减少了四周表面对人体的冷辐射,提高了热舒适感。不会导致室内空气急剧流动,减少了尘埃飞扬,改善了室内卫生条件。

1.3由于辐射采暖是将热量直接投射到人体,在建立同样热舒适条件的前提下,室内采暖计算温度可比对流采暖降低2℃～3℃,从而减少房间热量损失,降低采暖能耗约10%～20%,实现了节能的目的。

1.4该采暖系统具备分户热量计量和分室控温的条件。各房间可按自己的需要,根据室温调节流量,最大限度的节约能源,减少热能的浪费、减少热耗的开支。[4]

1.5加热盘管埋在地板内,无接头,使用寿命长,尤其PE-RT地暖管寿命可达50年。

1.6利用与建筑物相结合的辐射采暖,不需要在室内布置散热器,不占建筑面积,不影响室内家具布置。

1.7楼板基面上敷设绝热板层,不仅有保温作用,同时具有极佳的隔音效果。

2地板辐射采暖在我国北方各地普遍推广

住宅、公共建筑均按照节能和舒适的要求在实施地板辐射采暖方式。随着地板辐射采暖的不断应用,在近几年的施工中遇到了一些新的问题,为了解决设计和施工中出现的问题,采取了相应的措施,具体内容如下:

2.1在商住楼地板辐射采暖施工中,开发商为了追求其最大的使用面积,要求设计的管井少,一般只有一个,这样每层的分支环路就要有很多,目前施工过的最多高达13个分支环路。本来按照规定每根公共管道的分支管不宜超过3根,但这样从一个管道井进出的管道就有26根,那么进出管道井处的地暖管排的很密集,局部散热会很大,可能出现的问题就是地面装饰层开裂。所以,如何避免地面胀裂就成了各层的关键问题。我们根据该情况,经过与各方多次协商采取了以下措施:

2.1.1局部加深地暖管的埋设深度、加厚地暖管外及管上面的保温层,以减少管道的散热;

2.1.2在地暖管上面加强防裂力度。选择密度大、目数多、强度高的碳钢网、加密固定钢丝网的间距,使管道稳定的固定在楼板上。

2.2对于商住建筑,从管井到最末端房间的管道很长。如我遇到的最长的直管段达L=15米。按照PE-RT管的膨胀系数k=0.18mm/m•℃,按施工时的室外温度tw=15℃,充入采暖热水后,最终将管道加热到tg=50℃,所以管道的膨胀量较大,根据这根长管道的实际情况,计算其热膨胀量:

△L=k•△t•L=k•(tg-tw)•L=0.18×(50-15)×15=94.5mm

一根管的膨胀量这么大,所以必须采取措施解决管子的膨胀问题,在施工中有效的办法就是靠增加U型弯,在较直管段上固定卡子来吸收膨胀长度,

固定卡子方法有很多,最好的固定方法是在水泥地面上钻小坑,埋入木方,再用U型钢卡紧管道,用螺钉将管道固定,这样固定牢固管道不容易松动,可以避免因热膨胀将沿途的地板胀裂。

2.3我们遇到的商住建筑,商业部分的外墙内侧大部分都挂装饰材料,外墙外侧也被广告牌等装饰挡住甚至封堵,所以,经过实测和计量,商住建筑的采暖热指标大约为12W/m2左右。所以,原设计按着有外窗,且传热系数取值大,布管间距还按照有关资料中最大不超过300mm就不合适了。以地面面层为木地板为例,热阻R=0.1m2•k/m时,参考最新版《地面辐射供暖技术规程》(2004年)表A.1.3,当平均水温为45℃、室内空气温度取18℃时,取加热管间距为300mm,PEX管单位地面面积散热量为89.8W/m2,而其向下传热损失为34.1W/m2,那么留在室内的热量就有89.8-34.1=55.7W/m2。而商住建筑热指标12W/m2就满足要求,并且向下传热损失并不是都损失掉了不存在了,而是传给地板,热量仍存在。所以即使设计选用最大管距300mm,仍浪费大量热量,增加大量管材,不节能,不经济。我们根据这一情况,选择管间距为400mm,经过运行和对室内温度的测量,在设计室外温度条件下达到了设计室内温度要求,节约了投资和热能,人们也感到很舒适。

2.4在集、分水器的选用上,必须采用符合要求的合格产品。因集、分水器材质均为铜,铜的强度小,尤其是与热水管连接的根部,因经常的管道热胀冷缩,容易损坏,所以要选择壁厚铜密度大的集、分水器。分、集水器附近外露的管道部件较多,应注意保护,要加防护罩,以免损坏。2.5在冬季施工时应特别注意,试压或冲洗后,应将盘管内的水全部吹出,以防冻坏管。

2.6正常运行后会遇到室内温感偏高的问题,出现这种情况主要由以下原因引起:

2.6.1负荷确定时未考虑辐射采暖与对流采暖的区别,直接将对流采暖负荷作为辐射采暖负荷进行计算。相同条件下,辐射采暖时壁面温度比对流采暖时高,减少了墙壁对人体的冷辐射,而人对室内热环境的感受常以实感温度来衡量,实感温度可比室内环境温度高2~3℃,因此在保持相同舒适感的情况下,辐射采暖室内空气温度可比对流采暖时低2~3℃。在计算采暖热负荷时没有考虑上层地板向下的传热量,也是造成室内温度升高室内环境偏热的原因。

2.6.2有的设计人员按参考资料提供的地板散热量直接查取管间距,甚至根据经验确定管间距,而忽略了其适用条件。如加热管为铝塑复合管或塑料管,公称外径为20mm,填充层厚度为60mm,供回水温差为10℃时,有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。

因此设计时应进行按实际应用情况细致的计算,否则不仅偏离设计要求,而且也浪费能源。

3地板辐射采暖施工要求高,需要有经过专门训练的专业队伍施工

地暖人员加强盘管的打压工作,一般至少应打三次压。盘管完毕后,进行第一次打压,混凝土施工完毕后,进行二次打压,地面面层施工完毕后,进行三次打压。为保证重点工序施工质量,在混凝土施工过程中,压力表应保持压力,施工人员随时注意压力变化。地板采暖使用寿命长,但一旦损坏进行维护几乎不可能。

4结语

专业设计、优质材料、精心施工是切实保证地暖总体效果的关键,随着建筑节能的要求及建筑保温程度的提高,地暖专用材料及施工水平的提高,这一技术也得到了日益广泛的响应,并逐渐朝着节能、环保智能型方向发展。