【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
【Abstract】The characteristic having introduced the low temperature hot water floor radiation heating’s and their condition applying. Priority has set forth problem and the corresponding measure adopting coming across in the middle being under construction.
【Key words】Heating; Radiation; Be under construction; Mass; Energy conservation
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。[3]
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,如下图示:
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89.8 W/m2,而其向下传热损失为34.1 W/m2,那么留在室内的热量就有89.8-34.1=55.7 W/m2。而商住建筑热指标12 W/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。
参考文献
[1]胡松涛、于慧俐、李绪泉.地板辐射供暖系统运行工况动态仿真《暖通空调》1999.39(4)15
[2]何耀东、何青.《中央空调实用技术》. 北京:冶金工业出版社2006
[3]樊庆堂. 《地面供暖施工员培训教材》
[4]中华人民共和国建设部.《关于推进供热计量的实施意见》建城【2006】159号