随着人们经济生活水平的日益提高,特别是住房市场化的改革,建筑业已成为国民经济发展的主要增长点,并且在功能性和舒适性方面有了很大进步,各种新技术、新建材在住宅建筑中得到充分的开发和应用,低温地板辐射采暖装置就是其中的一种方式。
低温地板辐射采暖是在室内的地面(如水泥地面,瓷砖地面,木板地面)下铺设管道,以低温热水为热媒,通过循环方式将地板加热到一定温度,再由地板均匀地向室内辐射热量,同时在冷热空气的比重差作用下,产生了空气的自然对流现象,这样的采暖装置,能把地热地板的表面加热到25~30℃,从而创造出具有理想温度分布的室内环境,使室内环境达到人体感官最舒适的状态。低温辐射采暖装置具有以下优点:
1、舒适卫生: 以辐射方式向室内散热,使室内地面温度均匀,室温由下而上逐渐递减,符合“暖人先暖脚”、“暖足凉顶“的中医保健理论,而且由于地面辐射采暖空气流速小,能减少尘埃飞扬。
2、高效节能:
在舒适的前提下,低温地面辐射采暖方式较传统供暖方式室内设计温度低2-3度,采暖负荷可降低约20%,加上热效率高,可以利用余热等,因此,它又是一种节能的采暖装置。
3、热稳定性好: 由于地面及混凝土层蓄热量大,热稳定性好,在间歇供暖条件下,室内温度变化小。
4、保温隔音: 由于地暖特殊的地面构造,上层或下层不采暖时中间层的采暖效果几乎不受
影响,热煤介质在盘管中流速较低,且保温层起到了隔音作用,大大减少了上下
层之间的噪音干扰。
5、使用安全: 寿命长达50年,由于埋入地下的管子为整根铺设,没有接头,彻底消除渗漏隐患。
6、运行费用低: 因低温地面辐射采暖用低温热水为热源,节省燃料,操作管理简单,安全可
靠,经济实用
7、节省空间便于装饰 由于管道都埋在热地板下方,因此,室内空间无明敷的暖气管,使人们更便
于个性化的装饰。 正因为具备了上述的优点,低温地板辐射采暖在国外20世纪30年代就得到
了应用,亚洲的一些国家几乎100%采用地板采暖。在国内从上世纪90年代初至
今,地板采暖大面积的应用也已有了十几年的经历,近几年的发展趋势更是明显,
已相继在住宅、公寓、办公楼内施工使用。
苏州新区新建的MAX未来居住小区,住宅面积超过20万㎡,每户均采用低温热水地板辐射采暖系统,热源为太阳能热水器+壁挂式燃气多用炉。为此,结合此工程我认真学习了相关规范,查阅资料,整理了几点设计审查时需重点注意的问题,在工作中参考。
一、地暖设计主要依据的标准
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001 J116-2001
《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004 J365-2004
《采暖与卫生工程施工及验收规范》
《建筑设备专业设计技术措施》北京建筑设计院;
《实用供热设计手册》;
《民用建筑节能设计规范》;
《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》北京市;
《低温热水地板辐射采暖工程技术规程》河北省;
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》。
二、设计参数确定
1、供、回水温度
供水温度:≯ 60℃ 供、回水温差不宜大于10℃
民用建筑供水温度宜采用 35℃ ~50℃
2、地表面平均温度计算值 ℃
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区域特征 |
适宜范围 |
最高限值 |
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人员经常停留区 |
24~26 |
28 |
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人员短期停留区 |
28~30 |
32 |
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无人停留区 |
35~40 |
42 |
3、热媒系统工作压力
不应大于0.8Mpa 建筑物高度超过50M时宜竖向分区设置
4、加热管内水的流速不宜小于0.25m/s
三、设计计算
1、热负荷计算
先应根据《采暖通风与空气调节设计规范》的规定进行基本耗热量计算,并按辐射采暖特点进行校正:
⑴室内计算温度的取值应比对流采暖系统的室内计算温度低2℃,或取对流采暖系统计算总热负荷的90%~95%
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℃或在负荷计算时取对流采暖热负荷的0.9~0.95(对于全面辐射供暖来说)。
⑵不应计算地面的传热损失
⑶可不考虑高度附加
审图重点:设计参数是否符合规定,负荷计算是否进行校正
2、所需地板散热量及热媒供热量计算
⑴地板所需散热量:
地板所需散热量Q1=本层房间所需采暖热负荷(应扣除来自上层的传热量)
⑵热媒供热量
热媒供热量Q2=本层房间所需采暖热负荷(应包括向上、下层的传热量)
⑶单位地面面积所需的散热量
q= 房间所需的地板散热量Q1/敷设加热管的地面面积F
3、单位地板面积的有效散热量计算
⑴单位地板面积的有效散热量由二部分组成:辐射传热量和对流传热量
qx = qf+qd
PE-X管、PB管的单位地板面积的有效散热量及向下热损失可查《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004 J365-2004 附录A
PE-RT管可以参照PE-X管的单位地板面积的有效散热量及向下热损失
PP=R 管可以参照PB管的单位地板面积的有效散热量及向下热损失
⑵地表面平均温度校核
tpj= tn+9.82×(qx/100)0.969
tn 室内计算温度
tpj 地表面平均温度,应满足上表规定
审图重点: 单位地板面积的有效散热量与加热管材质、地面材料、供回水温度、管间距和室内设计温度等因素有关,应注意设计参数与实际管材、面层、水温等的一致性。
4、加热管系统设计
⑴地热管材的选用:交联聚乙烯管(PE-X)、聚丁烯管(PB)、非交联耐热聚乙烯管(PE-RT)、无规共聚聚丙烯管(PP=R)、铝塑复合管(XPAP)、管铜等
审图重点:①是否标注塑料管的使用条件级别
国家标准GB/T18991《冷热水系统用热塑性塑料管材和管件》的规定,低温热水地面辐射供暖工程中塑料管的使用条件级别为4级
②验算所选管材的S值及其相应壁厚
S = D-e2e ≤ σD p
S为管系列值
σD为管材许用设计应力, Mpa
p为系统工作压力, Mpa
D为管道外直径,单位:mm;
e为管道壁厚度,单位:mm。
用上式可在已知管材的许用设计应力σD和系统工作压力p条件下,直接计算所选塑料类管材的管系列S值,进而确定不同管道外径所需的管壁厚。
③ 设计中应明示对不同塑料管的连接要求
不同管材的连接要求是不同的。不少设计人员或由于忽视这一问题,或由于缺少这方面的经验,没有在设计说明中明示对管材连接的要求,成为设计中的一个盲点。
交联聚乙烯管(PE-X)、聚丁烯管(PB) 机械接头连接
非交联耐热聚乙烯管(PE-RT)、无规共聚聚丙烯管(PP=R) 热熔连接
四、管路系统设计
1、管道敷设
⑴加热管敷设间距 宜大于300mm 最大不应超过400mm
应采用不等距布置,在外围护结构1~1.5m内,应采用较小的管间距,如100~200mm,
管间距小于100mm时,加热管外部应设置柔性套管
⑵地面上固定设备及卫生器具下不应布置加热管
⑶高温段宜优先布置在外围护结构侧
⑷填充层内的加热管不应有接头
⑸加热管的弯曲半径 塑料机铝塑复合管 6D~8D 铜管 ≮5D
⑹加热管的固定 直管段固定间距宜为500~700mm
弯曲段固定间距宜为200~300mm
⑺加热管穿越伸缩缝时应在加热管外部设置≮200mm的柔性套管,伸缩缝内应满填高发泡聚乙烯泡沫塑料或弹性膨胀膏。
审图重点:管道敷设是否合理
2、分、集水器
⑴断面:总热水量流经分、集水器的流速不宜大于0.8m/s
⑵回路: 每组分、集水器的分支环路不宜多于8路,每路加热管的长度宜控制在60~100m,最长不宜超过120m。尽量使每环长度相等。
为保证足够的流速,热水流量(热量)应有一最小值,对于供回水温差为10℃的系统,管径De20×1.9管道的热负荷应不小于2100W,管径De25×2.3管道的热负荷应不小于3300W,否则流速就达不到要求,容易造成气塞和水循环中断。
⑶连接: 加热管与分、集水器连接应采用卡套式、卡压式挤压夹紧连接,连接件宜为铜质,铜质连接件与PP=R、PP=B直接接触的表面必须镀镍。
⑷隔热: 加热管出地面与分、集水器连接时,其露明部分应加套150~200mm的塑料套(聚氯乙烯PVC)。
⑸安装: 分水器在上,集水器在下,中心距宜为200mm,集水器中心距地面不应小于300mm。每路加热管与分、集水器连接时均应设置关断阀。分、集水器上必须设置手动或自动排气阀。
⑹阀门:分水器的总进水管上:关断阀、过滤器、热量计、关断阀、泄水阀
集水器的总回水管上:泄水阀、平衡阀(调节阀)、关断阀
审图重点:分、集水器安装、与加热管连接处是否合理,环路热负荷及最小流速是否符合要求
五、地面构造
(图例)
⑴基层 结构层——楼板或地面
⑵找平层——水泥砂浆
⑶绝热层——减少通过地(楼)板及墙壁的传热损失
应采用导热系数小、难燃或不燃,抗压强度大
目前大多数采用聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)
聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)厚度要求:mm
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楼层之间楼板上的绝热层 |
20 |
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与土壤或不采暖房间相邻的地板上的绝热层 |
30 |
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与室外空气相邻的地板上的绝热层 |
40 |
⑷填充层——埋置加热管及保护加热管;增大蓄热及均衡地板表面的传热
应采用传热性能好,导热系数大,具有一定的刚度和强度,能承载地面设计荷载的材料。目前多采用C15豆石混凝土,豆石粒径宜为5~12mm。
加热管的填充层厚度不宜小于50mm
⑸隔离层——与土壤相邻的地面绝热层下部、潮湿房间(卫生间、浴室、洗衣房、游泳池等)的填充层上方应设置隔离层。
卫生间应做二层隔离层:绝热层下部及填充层上方
⑹找平层、面层——宜采用热阻小于0.05㎡K/W的材料
材料 热阻(㎡K/W) 每平方米散热量(w/m2)
花岗石、大理石、瓷砖等面层 0.02 50~200
木地板 0.10 40~130
地毯 0.15 30~110
审图重点:绝热层、隔离层的设置;楼板荷载是否已考虑埋管层重量;但地面荷载大于20KN/㎡时。应会同结构设计对填充层进行加固措施。
六、自控
应设置分户热计量及温度控制装置
2009.9.8
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