低温热水地板辐射采暖系统探讨

李清瑞 陈文涛 冯 卫

摘要:低温热水辐射采暖系统作为采暖的一次革命,改变了人们的采暖观念。但同其它的采暖方式相比较,地暖系统在设计原理和系统构成,以及它的实用性和经济性等方面与传统的采暖方式有很大差异,不同阶层和不同行业的人们对它的理解和认识还存在着一些差异。本文对地板采暖系统特点及其优势进行分析对比,供同行参考。

关键词:低温;辐射;采暖;设计

近年来,低温热水地板辐射采暖(以下简称地板采暖)得到了广泛的应用。据统计,自2004年以来山东省东营市所开发住宅的90%以上采用地暖形式。就地板采暖和其它的采暖方式相比较,它的设计原理和系统构成,以及它的实用性和经济性,不同阶层和不同行业的人们对它的理解和认识还存在着一些差异。所以研究地板采暖项目的管理、优化地板采暖系统设计、分析它的实用性和经济性就显得十分必要。

1 地板采暖系统简介

地板采暖热水系统全称低温热水地板辐射采暖,包括热源(一般多数为集体供热或是燃气壁挂炉)、地暖盘管、分水器、温控系统,将地暖管道暗埋在地面地板下,利用地暖盘管和铝板散热,热量从地板均匀辐射散热,非常符合人体对采暖的舒适需求,符合“温足凉顶”,“暖人先暖脚”的中医论,可防止因天寒受凉而造成的腿部疾病,对老年人和儿童尤为适用。

通过分水器控制各房间的采暖温度及开关,同时满足2个卫生间恒温热水。湿式地暖运行费用略高于散热器采暖,采暖温度提升时间较长;干式地暖平均可节约20%的运行费用,且升温时间较短,不影响层高,是目前最流行的地暖方式。

2 地暖系统的特点及优势

2.1 地暖系统的特点

根据人体的供暖需求,理想的室内温度应当是中医所提倡的“温足而凉顶”。现代医学也证明,脚部毛细血管较少,血液循环不如身体其它部位,尤其当脚下温度低时,人的全身都会感到寒冷,长期如此,血压也会相应升高,还会产生其它疾病。

传统采热方式下,由于热空气往上升,房间内天花板处的温度偏高,地板附近温度偏低,这种上高下低的温度分配正好与我们体感舒适的要求相反,造成头部燥热,腿部和脚却仍旧寒冷的不舒服感觉。

2.2 地暖系统的优势

不占层高和空间:节省墙面空间,室内洁净,湿式地暖需占层面6-8cm层高,干式地暖安装在地塄层间隙内,高度为2.5-3cm,和地塄高度相等,既不影响层高又保持地板良好的脚感;

室内空气更加洁净。采用散热片取暖,散热片的温度较好,一般出水温度在70℃以上,当温度达到80℃时,就会产生灰尘围(碳化尘),使散热片上方的墙上常常布满灰尘的斑迹,同时加大了室内空气的流动,使空气变得污浊。相比之下,地板低温辐射采暖可以完全消除灰尘围和污浊空气的对流,给人一个清新、温暖、健康的环境。

高效率节省能源。由于地暖的辐射面大,相对要求供水温度低,只需40-50℃,如果选用16℃参数设计,可达到20℃的采暖效果,是一种高效节能的采暖系统。此外,地板加热系统可以改善一般安放在窗户下的传统采暖片,因窗户密封不良,散失部分热量所影响之采暖效果。相对于使用电采暖,使用水暖更加经济节能。

热效应快:干式地暖模块上面直接铺设地暖地板,实现了地暖热量的辐射、传导和对流的有机结合,热效应一般为30-50分钟即可达到地暖设计温度(18度以上)。而普通湿式地暖的热效应时间一般要4-5小时,升温时间缩短了6-7倍,和暖气片的升温时间相当;

减少噪音。地暖系统使用过程寂静无声,相对与使用空调和暖气片采暖能为您的居室提供更加安静舒适的居住环境。

充分增加室内空间利用率。相对与暖气片采暖,采用地暖取消了暖气片及其支管,增加了使用面积,便于装修和家具布置。可控方便:通过分集水器操作简单,调节室内温度方便,可配置室内全自动温控系统;使用寿命长。低温地板采暖,塑料管埋入地板以下的模块或混凝土层中,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。

3 优化地板采暖系统设计

通常地板采暖系统主要包括:隔热层、加热层、填充层三部分,但由于目前地板采暖设计仅参照《采暖通风与空气调节设计规范》,地板采暖的设计理论尚不完善,对于地板采暖系统的设计和材料选用至今没有明确要求。因此地板采暖系统的设计也不尽相同。

3.1 地板采暖的隔热层

地板采暖隔热层常用的材料为聚苯乙烯泡沫板。用于地板采暖隔热层的聚苯乙烯泡沫板体积密度不应小于20kg/m2,导热系数不应大于0.04W/(m.k),压缩应力不应小于100Kpa。聚苯乙烯泡沫板的导热系数较低,隔热性能好。

气泡混凝土作为隔热层材料也是比较理想的,一般气泡混凝土常用于建筑物屋顶保温、地板辐射采暖、楼层隔音,它比一般的混凝土制品有着20-30倍的保温效果,密度为300-600kg/m2是一般混凝土制品重量的1/4-1/5,因为它的主要成分是水泥所以抗压强度高,在保温材料中它的抗压强度是最好的。施工时只要水、电能够满足发泡设备的需求即可现场施工。

我们以某住宅小区一期工程和二期工程所用两种不同隔热材料进行简单对比。因为气泡混凝土的导热系数高于聚苯乙烯泡沫板一倍,所以用增加气泡混凝土设计厚度来弥补它的隔热性能,这样它们的隔热效果就会大致相同。该住宅小区一期工程地板采暖隔热层设计为2.5cm聚苯乙烯泡沫板,二期工程地板采暖隔热层设计为5cm气泡混凝土,从两种材料的物理性能上看,除去导热系数以外气泡混凝土的其它指标都高于聚苯乙烯泡沫板。据了解5cm厚气泡混凝土要比2.5cm厚聚苯乙烯泡沫板造价低5%-20%,所以经济性也是气泡混凝土的一大优点。通过对两者之间的比较,我们认为应用气泡混凝土作为地板采暖隔热层是比较合理的,是值得推广的。

另外隔热层的设计不应一成不变,在别墅或办公楼等不需要分户、层控制的项目中,除底层外应取消隔热层,考虑双向传热,楼层间的热损失不同可通过计算楼层热负荷来平衡。

3.2 地板采暖的加热层

地板采暖加热层一般包括:分(集)水器、加热管、低碳钢丝网、固定卡、镀铝聚脂薄膜、波纹套管和伸缩缝材料等等。目前地板采暖所用分(集)水器基本类似,大多为铜质,选用分(集)水器的直径应大于总供、回水管径。从使用需求考虑,分(集)水器本身应有过滤功能,以防止杂物进入加热管。设计为普通分(集)水器时,应在分(集)水器与立管连接处设置过滤器。

用于地板采暖的加热管有交联聚乙烯PEX、PE-RT管、无规共聚丙烯PPR管和交联聚乙烯复合XPAP管等。其中最常用的是交联聚乙烯PEX和PE-RT管,它具有容易弯曲、易于施工、抗老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无水阻力和膨胀系数小等特点,使用年限可达50年以上。但对管材的选择应根据使用年限、热水温度和工作压力、系统水质、材料供应条件、施工技术和投资费用的因素综合考虑。

3.3 地板采暖填充层有关规范要求采用C10以上细石混凝土,但近年来一种新工艺“自流平水泥沙浆”广泛应用于地板采暖填充层。自流平水泥沙浆施工采用韩国进口沙浆机自动搅拌、输送,施工速度快效率高,有利于加热管等设施的成品保护,而且裂缝较少,地面强度能充分满足使用要求。细石混凝土施工时需要混凝土搅拌设备,一般在地板采暖施工阶段,现场的混凝土搅拌设备,塔吊等已基本拆除,如果保留混凝土设备,等待地板采暖填充层施工,就会增加设备租赁费用,而且细石混凝土大多为人工填充,不利于成品保护。

3.4 地板采暖系统的优点之一是易于分户计量,在《民用建筑节能设计标准》中对采暖系统分户热计量有着明确的要求,但很多的地板采暖工程没有把分户热计量和地板采暖系统有机的结合起来,这也与供热的商品化进程有一定关系,但是从设计角度应提倡分户热计量。

4 结束语

地板采暖系统在近年施工中积累了一定的经验,但在很多方面仍有待于规范,还需要设计单位、施工单位和相关业人员在工程实践中不断的总结,着力改善我国低温地暖应用系统,造福人民群众。

参考文献

[1]《地面辐射供暖技术规程》(JGJ142-2004 J365-2004).北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2]《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》(DBJ/T01-49-2000).北京:2000.

[3]《低温热水地板辐射采暖工程技术规程》(DB13/T(J)28-2000).河北:2000.