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摘要：低温热水地板辐射采暖是以温度不高于60 ℃的热水作为热源，在埋置于板下的盘管系统内循环流动，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。地板辐射采暖相比传统采暖形式有无可比拟的优越性，具有舒适、节能、环保等优点，在现代建筑采暖系统中得到了广泛的应用。本文即结合工程实例详细阐述了低温热水地板辐射采暖系统设计要点。
关键词：地板辐射采暖；节能；热负荷；水力计算；管道
中图分类号; TE08 文献标识码：A
一、低温热水地板辐射采暖概述
（一）工作原理
低温热水地板辐射采暖系统，是指辐射地板表面温度低于８０℃的辐射采暖系统形式。埋管式地板辐射采暖是将耐温、耐腐蚀、耐压、不结垢的铝塑管直接埋入混凝土中，将温度不高于60℃的低温热水通入管道中，释放的热量使地板均匀加热，通过地板散热来满足居室采暖要求。由于其室内温度均匀性好，舒适性好，温度梯度小，符合脚感温度高的人体生理要求及不影响室内使用面积等优点，近年来受到人们的普遍欢迎，被广泛应用于别墅、住宅、游泳馆等场所。
（二）特点
低温热水地板辐射采暖系统具有如下几个特点：
1、高效节能
热媒温度低，可以充分利用各种热源及余热水；在建立同样舒适条件的前提下，室内采暖设计温度可降低2～3℃，从而节约了能源；辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，所以与传统散热器采暖相比，地板辐射采暖一般能节能20%～30%，其节能效果相当可观。
2、舒适卫生
热量由下向上传递，室内地面温度均匀，温度梯度合理，使人有头凉脚热的舒适感；由于热媒温度较低，避免了室内空气的强烈对流，大大减少了因对流所产生的尘埃飞扬对室内空气的二次污染，达到良好的卫生效果。
3、热稳定性好
地板辐射采暖由于有较厚的混凝土、砂浆层作为蓄热结构，系统蓄热能力强、热稳定性好。即使在间歇供暖的条件下，房间内的温度也不会有较大波动。
4、不占用使用面积
室内取消了散热器及其支管，增加了使用面积，便于装修和家居布置。
二、低温热水地板辐射采暖系统设计的要点
（一）热负荷计算
当采用低温热水地板辐射采暖系统时，房间内沿高度方向温度梯度较小，减少了房间上部的无效耗热量。在相同的舒适性条件下，辐射采暖房间比对流采暖房间的房间节省建筑物的耗热量，因此应对常规方法计算出的热负荷进行折减。
热负荷计算有两种方法：一是按正常对流式采暖系统负荷计算方法计算，计算结果乘以0.9～0.95 的修正系数（寒冷地区取0.9，严寒地区取0.95）；一是按室内计算温度取值降低2 ℃作为依据进行计算。
在房间热负荷计算中，户间传热负荷不可小视，而应详细计算。尽量避免在计算结果上简单的进行附加。户间传热计算公式如下：
式中
Q---户间传热总负荷（W）；
K---户间楼板及隔墙传热系数[W/(m2·℃)]；
F---户间楼板或隔墙传热面积（m2）；
--户间传热计算温差，地板采暖取8 ℃；
N---户间楼板及隔墙同时传热的概率系数。
地板辐射采暖因为铺设绝热层，不供暖邻户的得热相对较小，故宜取较大温差，一般选取8 ℃计算。考虑户间出现传热温差的概率，取各向传热量总和的适当比例作为户间传热的总负荷。垂直方向相邻户间均采用地板采暖时，除顶层以外的各層，向下层的散热量可视作与来自上层的得热量相互抵消。
（二）热力计算
1、地板散热量
地板辐射采暖的散热量与热水的平均温度、室内温度、加热管材质、管径与间距、覆盖层的厚度与热阻等因素有关。散热量由辐射散热量和对流散热量两部分组成，这两部分散热量可根据室内温度和辐射地板表面温度近似计算得出。公式如下：
辐射散热量：
对流散热量：
式中：q f：辐射散热量（W/m2）；
qd：对流散热量 （W/m2）；
t b ：辐射地板表面平均温度（℃）；
tn ：室内计算温度（℃）。
由上可以看出，关键是计算出辐射地板表面平均温度，辐射地板表面平均温度的计算涉及到埋管传热问题，可以用有限差分的方法对地板内部温度场进行数值模拟与分析，并通过计算机编程来实现。采用铝塑管的地板表面平均温度也可以通过公式近似计算：
2、计算辐射地板传热系数K
低温热水地板辐射采暖系统，其水温一般不超过60℃，原因在于塑料管材在过高的水温下，其使用寿命将大大降低；且地板辐射面积较大，水温不用太高，即可满足室温设计要求。随着近年来围护结构保温技术的成熟，水温有下降的趋势。
辐射地板传热系数：
其中：
tg、th 分别为系统供回水温度。
（三）水力计算
低温热水地板采暖系统的管路一般采用分水器、集水器与管路系统连接，对于住宅建筑，用户可以根据个人需要进行分室调节控制，便于分户热计量。系统管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力损失两部分，由于盘管管路的转弯半径比较大，局部阻力损失较小，考虑到分、集水器和阀门等局部阻力，系统管路的总阻力可在沿程阻力的基础上附加10％～20％。一般管路的阻力损失在2～5mH2O。
管路沿程阻力损失：
式中：
--沿程阻力损失（Pa）；
λ---摩擦阻力系数；
D---管内径（m）；
ρ---热水密度（kg/m3）；
V----断面平均流速（m/s）。
由于盘管内壁的绝对粗糙度在0.0007mm 左右，水力工况在水力光滑区内，其值可按布拉休斯公式计算：
三、低温热水地板辐射采暖系统的设计应用
（一）工程简介和设计参数
1、工程简介
设计项目是新建的三层南北建筑，总建筑面积为 960 ㎡，主要用于公司商业用途。其中会议室、办公室、走廊、卫生间均采用低温地板辐射采暖，楼梯间采用对流散热器采暖。
2、主要设计参数
采暖室外温度：-9℃；室内采暖设计温度：20℃；地板辐射采暖：供水温度 52℃，回水温度 36℃；对流散热器采暖：供水温度 75℃，回水温度 50℃；地板表面温度：25~27℃；地板采暖热负荷：地板辐射采暖功率为 50kW，对流采暖功率为 12kW，总计 62kw。采暖设计热负荷指标为：21.2W/m³。
（二）低温地板辐射采暖系统设计的要点
1、辐射采暖系统的具体设计形式
本工程设计的低温地板辐射采暖系统采用双管供回水系统，以保证管道供水温度相同。加热管道铺设原则：对于经常有人停留的地方，比如办公室、会议室等，地面温度最高控制在 28℃左右，短期有人停留的地板，比如洗手间、走廊等，地面温度也不超过 30℃，对于无人停留的地板，比如阳台，温度控制在 42℃左右，以保障良好的供热效果和人体舒适度。
2、热负荷计算方式
低温地板辐射采暖系统中的热负荷要与传统的对流采暖系统的热负荷区别开来。本设计中不计算设有热管道地板的耗热量；而当低温地板辐射采暖系统只用于局部采暖时，热负荷的计算则是按照局部采暖面积占全面积的比例的不同，在全面辐射采暖所需热量的基础上乘以相关系数进行的，也就保证热负荷计算的准确性；在设计计算过程中也充分的考虑了室内设备、地板装饰层等对热负荷的影响。
3、管道的安装
本设计采用回形管道铺设的方式以方便技术施工和管道后期维护，管道间距设为 25cm，沿外围护结构铺设管道时使管道与外墙之间间隔 8cm，以防止热量过多丧失。另外，对一些潮湿地方铺设的管道加铺防水层，防止长时间渗水使管道产生腐蚀、锈化，影响系统使用寿命。同时，为防止热胀冷缩现象对地板造成伤害，在地板的细石混凝土中添加了一定的防龟裂的添加剂以及开设了相应的伸缩缝，在防止地板的开裂的同时，还起到了均匀散热的目的。
4、系统使用运行中的安全控制措施
本项目的低温地板辐射采暖系统的安全措施如下：
（1）在系统最高点设置了排气阀，方便将地板进行运行过程中可能会积存的空气排出；
（2）加热管道铺设了一定厚度的保护层和隔离层，以保证施工管道不会因为敲击或撞击发生损坏或破裂，影响正常供暖效果。
（3）每个房间内安装了温控调节开关，方便人员根据个人情况进行温度的调节，保障舒适性；
（4）在建成后，先进行清洗，检查过滤网有无破损、阻塞。
结语
综上，低温地板辐射采暖系统的广泛应用能够取得良好的社会效益和经济效益，在未来必将取得更大的应用与发展前途。但是，我国的低温地板辐射采暖系统发展并不完善，还需要相关设计人员进行更加系统的探讨、研究，以促进我国供暖系统的发展，使人民生活更加舒适、安定。
参考文献
[1]王秀山.低温热水地板辐射供暖系统的设计和施工[J].山西建筑，2005.31.
[2]白保祥.浅谈低温地板辐射采暖设计常见问题[J].科技风，2010.16.
[3]王肖波.低温地板辐射采暖系统的设计与施工[J].科技致富向导，2012.2.
关键词：地板辐射采暖；节能；热负荷；水力计算；管道
中图分类号; TE08 文献标识码：A
一、低温热水地板辐射采暖概述
（一）工作原理
低温热水地板辐射采暖系统，是指辐射地板表面温度低于８０℃的辐射采暖系统形式。埋管式地板辐射采暖是将耐温、耐腐蚀、耐压、不结垢的铝塑管直接埋入混凝土中，将温度不高于60℃的低温热水通入管道中，释放的热量使地板均匀加热，通过地板散热来满足居室采暖要求。由于其室内温度均匀性好，舒适性好，温度梯度小，符合脚感温度高的人体生理要求及不影响室内使用面积等优点，近年来受到人们的普遍欢迎，被广泛应用于别墅、住宅、游泳馆等场所。
（二）特点
低温热水地板辐射采暖系统具有如下几个特点：
1、高效节能
热媒温度低，可以充分利用各种热源及余热水；在建立同样舒适条件的前提下，室内采暖设计温度可降低2～3℃，从而节约了能源；辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，所以与传统散热器采暖相比，地板辐射采暖一般能节能20%～30%，其节能效果相当可观。
2、舒适卫生
热量由下向上传递，室内地面温度均匀，温度梯度合理，使人有头凉脚热的舒适感；由于热媒温度较低，避免了室内空气的强烈对流，大大减少了因对流所产生的尘埃飞扬对室内空气的二次污染，达到良好的卫生效果。
3、热稳定性好
地板辐射采暖由于有较厚的混凝土、砂浆层作为蓄热结构，系统蓄热能力强、热稳定性好。即使在间歇供暖的条件下，房间内的温度也不会有较大波动。
4、不占用使用面积
室内取消了散热器及其支管，增加了使用面积，便于装修和家居布置。
二、低温热水地板辐射采暖系统设计的要点
（一）热负荷计算
当采用低温热水地板辐射采暖系统时，房间内沿高度方向温度梯度较小，减少了房间上部的无效耗热量。在相同的舒适性条件下，辐射采暖房间比对流采暖房间的房间节省建筑物的耗热量，因此应对常规方法计算出的热负荷进行折减。
热负荷计算有两种方法：一是按正常对流式采暖系统负荷计算方法计算，计算结果乘以0.9～0.95 的修正系数（寒冷地区取0.9，严寒地区取0.95）；一是按室内计算温度取值降低2 ℃作为依据进行计算。
在房间热负荷计算中，户间传热负荷不可小视，而应详细计算。尽量避免在计算结果上简单的进行附加。户间传热计算公式如下：
式中
Q---户间传热总负荷（W）；
K---户间楼板及隔墙传热系数[W/(m2·℃)]；
F---户间楼板或隔墙传热面积（m2）；
--户间传热计算温差，地板采暖取8 ℃；
N---户间楼板及隔墙同时传热的概率系数。
地板辐射采暖因为铺设绝热层，不供暖邻户的得热相对较小，故宜取较大温差，一般选取8 ℃计算。考虑户间出现传热温差的概率，取各向传热量总和的适当比例作为户间传热的总负荷。垂直方向相邻户间均采用地板采暖时，除顶层以外的各層，向下层的散热量可视作与来自上层的得热量相互抵消。
（二）热力计算
1、地板散热量
地板辐射采暖的散热量与热水的平均温度、室内温度、加热管材质、管径与间距、覆盖层的厚度与热阻等因素有关。散热量由辐射散热量和对流散热量两部分组成，这两部分散热量可根据室内温度和辐射地板表面温度近似计算得出。公式如下：
辐射散热量：
对流散热量：
式中：q f：辐射散热量（W/m2）；
qd：对流散热量 （W/m2）；
t b ：辐射地板表面平均温度（℃）；
tn ：室内计算温度（℃）。
由上可以看出，关键是计算出辐射地板表面平均温度，辐射地板表面平均温度的计算涉及到埋管传热问题，可以用有限差分的方法对地板内部温度场进行数值模拟与分析，并通过计算机编程来实现。采用铝塑管的地板表面平均温度也可以通过公式近似计算：
2、计算辐射地板传热系数K
低温热水地板辐射采暖系统，其水温一般不超过60℃，原因在于塑料管材在过高的水温下，其使用寿命将大大降低；且地板辐射面积较大，水温不用太高，即可满足室温设计要求。随着近年来围护结构保温技术的成熟，水温有下降的趋势。
辐射地板传热系数：
其中：
tg、th 分别为系统供回水温度。
（三）水力计算
低温热水地板采暖系统的管路一般采用分水器、集水器与管路系统连接，对于住宅建筑，用户可以根据个人需要进行分室调节控制，便于分户热计量。系统管路的阻力包括沿程阻力和局部阻力损失两部分，由于盘管管路的转弯半径比较大，局部阻力损失较小，考虑到分、集水器和阀门等局部阻力，系统管路的总阻力可在沿程阻力的基础上附加10％～20％。一般管路的阻力损失在2～5mH2O。
管路沿程阻力损失：
式中：
--沿程阻力损失（Pa）；
λ---摩擦阻力系数；
D---管内径（m）；
ρ---热水密度（kg/m3）；
V----断面平均流速（m/s）。
由于盘管内壁的绝对粗糙度在0.0007mm 左右，水力工况在水力光滑区内，其值可按布拉休斯公式计算：
三、低温热水地板辐射采暖系统的设计应用
（一）工程简介和设计参数
1、工程简介
设计项目是新建的三层南北建筑，总建筑面积为 960 ㎡，主要用于公司商业用途。其中会议室、办公室、走廊、卫生间均采用低温地板辐射采暖，楼梯间采用对流散热器采暖。
2、主要设计参数
采暖室外温度：-9℃；室内采暖设计温度：20℃；地板辐射采暖：供水温度 52℃，回水温度 36℃；对流散热器采暖：供水温度 75℃，回水温度 50℃；地板表面温度：25~27℃；地板采暖热负荷：地板辐射采暖功率为 50kW，对流采暖功率为 12kW，总计 62kw。采暖设计热负荷指标为：21.2W/m³。
（二）低温地板辐射采暖系统设计的要点
1、辐射采暖系统的具体设计形式
本工程设计的低温地板辐射采暖系统采用双管供回水系统，以保证管道供水温度相同。加热管道铺设原则：对于经常有人停留的地方，比如办公室、会议室等，地面温度最高控制在 28℃左右，短期有人停留的地板，比如洗手间、走廊等，地面温度也不超过 30℃，对于无人停留的地板，比如阳台，温度控制在 42℃左右，以保障良好的供热效果和人体舒适度。
2、热负荷计算方式
低温地板辐射采暖系统中的热负荷要与传统的对流采暖系统的热负荷区别开来。本设计中不计算设有热管道地板的耗热量；而当低温地板辐射采暖系统只用于局部采暖时，热负荷的计算则是按照局部采暖面积占全面积的比例的不同，在全面辐射采暖所需热量的基础上乘以相关系数进行的，也就保证热负荷计算的准确性；在设计计算过程中也充分的考虑了室内设备、地板装饰层等对热负荷的影响。
3、管道的安装
本设计采用回形管道铺设的方式以方便技术施工和管道后期维护，管道间距设为 25cm，沿外围护结构铺设管道时使管道与外墙之间间隔 8cm，以防止热量过多丧失。另外，对一些潮湿地方铺设的管道加铺防水层，防止长时间渗水使管道产生腐蚀、锈化，影响系统使用寿命。同时，为防止热胀冷缩现象对地板造成伤害，在地板的细石混凝土中添加了一定的防龟裂的添加剂以及开设了相应的伸缩缝，在防止地板的开裂的同时，还起到了均匀散热的目的。
4、系统使用运行中的安全控制措施
本项目的低温地板辐射采暖系统的安全措施如下：
（1）在系统最高点设置了排气阀，方便将地板进行运行过程中可能会积存的空气排出；
（2）加热管道铺设了一定厚度的保护层和隔离层，以保证施工管道不会因为敲击或撞击发生损坏或破裂，影响正常供暖效果。
（3）每个房间内安装了温控调节开关，方便人员根据个人情况进行温度的调节，保障舒适性；
（4）在建成后，先进行清洗，检查过滤网有无破损、阻塞。
结语
综上，低温地板辐射采暖系统的广泛应用能够取得良好的社会效益和经济效益，在未来必将取得更大的应用与发展前途。但是，我国的低温地板辐射采暖系统发展并不完善，还需要相关设计人员进行更加系统的探讨、研究，以促进我国供暖系统的发展，使人民生活更加舒适、安定。
参考文献
[1]王秀山.低温热水地板辐射供暖系统的设计和施工[J].山西建筑，2005.31.
[2]白保祥.浅谈低温地板辐射采暖设计常见问题[J].科技风，2010.16.
[3]王肖波.低温地板辐射采暖系统的设计与施工[J].科技致富向导，2012.2.