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摘 要 随着供热技术的大力推行，地板辐射采暖系统由于其舒适性高、卫生条件良好、能充分利用各种低品位能源等优点，越来越受到人们的关注，并得到广泛的应用，主要分析地板辐射采暖的传热原理，并在此基础上论述地板辐射采暖的传热特性。
关键词 地板辐射采暖系统传热原理
中图分类号 TU832.16 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0159-01
早期地板辐射采暖的加热盘管一般均采用预埋金属管道，尽管地板辐射采暖与常规的采暖方式相比具有舒适卫生等诸多优点，但是很多人担心管道的腐蚀和渗漏问题，使得这种采暖方式没有得到迅速发展。随着社会工业化程度的提高，其他采暖设备价格下降、性能提高，另外由于钢管地板采暖系统本身存在的施工要求严格、出现渗漏不易解决等问题，在很大程度上阻碍了地板辐射采暖系统的发展。后来人们对室内环境的要求日益提高，对建筑节能问题更加重视，使地板采暖系统的优越性重新得到认识，促进了对地板辐射采暖专用材料与设备的研制。本文主要分析了地板辐射采暖的传热原理，并在此基础上论述了地板辐射采暖的传热特性。
1 地板辐射采暖的传热原理
地板辐射采暖将低温热媒水送入埋设于地下的加热构件，即加热盘管或者其他的散热体内，将地面加热。被加热后的地面放射出8～13μm的远红外线，对人体皮肤2mm深处的“热点”传感器产生刺激，使人感到温暖。
与普通的散热器采暖的区别在于：散热器采暖通过加热散热器周围的空气，被加热的空气再将能量传给围护结构，使地板、墙体、顶棚的温度升高，整个传热过程主要以对流传热方式进行，尽管也存在辐射换热，但是所占比例很小。而地板辐射采暖是以整个地面为散热面，在以对流换热方式加热地板表面空气的同时，主要以辐射换热的形式对墙壁、顶棚及人员进行加热，从而使周围的围护结构内表面温度升高，加强了对人体的辐射换热强度。
2 地板辐射采暖的传热特性
根据地板辐射采暖的传热原理，总结其主要优缺点如下。
1）室内温度分布均匀舒适。传统的采暖方式注重的只是室内空气的温度，但是仅仅保证空气温度并不能满足人们的舒适要求。以对流为主的采暖方式依靠空气的流动来传递热量，温度梯度较大，容易使人产生口干舌燥的感觉。有效温度来测量局部热舒适性，与居住者所处的实际非均匀环境中交换相同数量辐射和对流热的平均等温黑体围护结构的温度。有效温度是空气温度和平均辐射温度的近似平均值，用来预计居住者的感觉。相同的有效温度下，辐射加热系统的空气温度比对流加热系统低，而且较低的空气温度在不影响热舒适感的前提下有利于提高舒适程度。低温热水地板辐射采暖的房间温度分布均匀，地面有效温度高于呼吸线空气温度，形成独特的微气候条件，空气温度在垂直方向上稍微呈负的梯度，为人们提供一个“足热头寒”的舒适环境，符合人体生理学调节的特点。低温地板辐射采暖创造的室内环境还有利于避免或者减少由于寒冷产生的各种疾病。
2）节能及卫生条件好。由于房间上部温度较对流方式采暖的温度低，可以减少上部无益的热损失；没有靠墙设置的散热器，消除了散热器附近外围护结构的室内外热流短路；而且热媒温度比较低，可以减少输送过程中的热损失。有关资料指出，室内设计温度降低1℃可节约燃料10%，当室温降低1～3℃时，节约燃料可达7%～17%。由此可知，地板辐射采暖的节能效果十分可观。在达到相同设计温度的情况下，低温地板辐射采暖房间比散热器采暖的房间节能约10%～12%。其中低温地板辐射采暖房间的冷风渗透耗热量明显小于散热器采暖房间，而房间外围护结构的基本耗热量稍大于散热器采暖房间。因此，低温地板辐射采暖建筑节能的根本原因不是由于房间空气温度的降低，而是消除了房间内空气局部高温区，避免了由此产生的热损失。低温地板辐射采暖可以实行分户分室控温，这样就比不设置控制调解装置的系统节约25%的能源。对于户内，也可以方便的自行调解各个房间的流量以改变温度，更有利于节能。由于加热部分位于地面以下，且温度分布均匀，不会像散热器采暖中散热器积灰以及空气对流过程中产生扬尘，地板辐射采暖较之散热器采暖卫生、洁净。
3）不占用建筑使用面积。由于地板辐射采暖加热构件埋于地面以下，与建筑结构相结合，主要房间地面上没有任何管道设备，不占用房间和地面的有效面积。据估计，一般的传统散热器采暖，散热设备和管道约占1%～3%的建筑面积。相对来说地板辐射采暖不占用建筑面积，不破坏室内环境的美观，同时也避免了因包装散热设备带来的能源和资金的浪费。在目前住宅房地产房价居高不下的情况下，地板辐射采暖比传统散热器采暖具有更多的经济优势。
4）便于控制调节和计量。在分水器处调节不同环路的流量，就可以起到对不同房间供热量的控制作用。只要在入户之前的管路上加一个控制及热计量的装置即可实现单户热计量。因此，地板辐射采暖系统比传统的散热器采暖系统更加易于控制调节和进行计量收费。
5）热源选择范围广。由于低温地板辐射采暖采用低温热源，故可以有效地利用多种低温热源。对单栋楼房业已设置单独的低温锅炉供热；有地热水资源的地方，可以直接利用经过处理的地热水供热；另外，还可以综合利用空调采暖的回水、发电厂余热热水、城市供热管网的回水等余热资源进行供热，同时节约常规能源的消耗，减小化石燃料燃烧产物及废弃物对环境的压力。另外，地板辐射采暖作为一种采暖方式，也有其不足的一面：地板辐射采暖属于隐蔽工程，有渗漏的潜在危险，而且一旦渗漏检修比较困难，需要破坏大面积的地面装修，相对于传统的散热器采暖，地板辐射采暖系统供回水温差相对于散热器采暖系统小，因此循环流量大，循环泵功率大，同时地板辐射采暖的供水温度不宜高于60℃，在一定程度上也限制了它的使用范围。
3 结语
随着国民经济的高速发展和小城镇人民生活水平的不断提高，人们对室内环境质量有了更高的要求，加之能源结构的调整和对建筑节能的要求，低温热水地面辐射采暖应运而生。地板辐射采暖系统是利用低温热源，通过埋置于地面构造层内的加热盘管或电缆加热地表面，由被加热的表面放射出远红外线对室内环境进行加热，以达到采暖目的的一种采暖方式。低温地板辐射采暖系统作为一种既节能又舒适的新型采暖方式，正日益广泛的应用于居住建筑工程之中。文章主要分析了地板辐射采暖的传热原理，并在此基础上论述了地板辐射采暖的传热特性。
参考文献
[1]凌继红,张宇峰,张觉荣.低温热水地面辐射供暖系统的性能研究[J].煤气与热力,2003,3:143-145.
[2]王子介.辐射采暖住宅建筑能耗与室内作用温度[J].南京师范大学学报,2002,2:78-83.
[3]陈艳华,刘胜君,刘江华.低温热水地面辐射采暖方式的热工性能分析[J].建筑节能,2008,1:8-10.
[4]徐自飞.浅谈低温热水地板辐射采暖及常见问题[J].甘肃科技,2008,15:112-114.
关键词 地板辐射采暖系统传热原理
中图分类号 TU832.16 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0159-01
早期地板辐射采暖的加热盘管一般均采用预埋金属管道，尽管地板辐射采暖与常规的采暖方式相比具有舒适卫生等诸多优点，但是很多人担心管道的腐蚀和渗漏问题，使得这种采暖方式没有得到迅速发展。随着社会工业化程度的提高，其他采暖设备价格下降、性能提高，另外由于钢管地板采暖系统本身存在的施工要求严格、出现渗漏不易解决等问题，在很大程度上阻碍了地板辐射采暖系统的发展。后来人们对室内环境的要求日益提高，对建筑节能问题更加重视，使地板采暖系统的优越性重新得到认识，促进了对地板辐射采暖专用材料与设备的研制。本文主要分析了地板辐射采暖的传热原理，并在此基础上论述了地板辐射采暖的传热特性。
1 地板辐射采暖的传热原理
地板辐射采暖将低温热媒水送入埋设于地下的加热构件，即加热盘管或者其他的散热体内，将地面加热。被加热后的地面放射出8～13μm的远红外线，对人体皮肤2mm深处的“热点”传感器产生刺激，使人感到温暖。
与普通的散热器采暖的区别在于：散热器采暖通过加热散热器周围的空气，被加热的空气再将能量传给围护结构，使地板、墙体、顶棚的温度升高，整个传热过程主要以对流传热方式进行，尽管也存在辐射换热，但是所占比例很小。而地板辐射采暖是以整个地面为散热面，在以对流换热方式加热地板表面空气的同时，主要以辐射换热的形式对墙壁、顶棚及人员进行加热，从而使周围的围护结构内表面温度升高，加强了对人体的辐射换热强度。
2 地板辐射采暖的传热特性
根据地板辐射采暖的传热原理，总结其主要优缺点如下。
1）室内温度分布均匀舒适。传统的采暖方式注重的只是室内空气的温度，但是仅仅保证空气温度并不能满足人们的舒适要求。以对流为主的采暖方式依靠空气的流动来传递热量，温度梯度较大，容易使人产生口干舌燥的感觉。有效温度来测量局部热舒适性，与居住者所处的实际非均匀环境中交换相同数量辐射和对流热的平均等温黑体围护结构的温度。有效温度是空气温度和平均辐射温度的近似平均值，用来预计居住者的感觉。相同的有效温度下，辐射加热系统的空气温度比对流加热系统低，而且较低的空气温度在不影响热舒适感的前提下有利于提高舒适程度。低温热水地板辐射采暖的房间温度分布均匀，地面有效温度高于呼吸线空气温度，形成独特的微气候条件，空气温度在垂直方向上稍微呈负的梯度，为人们提供一个“足热头寒”的舒适环境，符合人体生理学调节的特点。低温地板辐射采暖创造的室内环境还有利于避免或者减少由于寒冷产生的各种疾病。
2）节能及卫生条件好。由于房间上部温度较对流方式采暖的温度低，可以减少上部无益的热损失；没有靠墙设置的散热器，消除了散热器附近外围护结构的室内外热流短路；而且热媒温度比较低，可以减少输送过程中的热损失。有关资料指出，室内设计温度降低1℃可节约燃料10%，当室温降低1～3℃时，节约燃料可达7%～17%。由此可知，地板辐射采暖的节能效果十分可观。在达到相同设计温度的情况下，低温地板辐射采暖房间比散热器采暖的房间节能约10%～12%。其中低温地板辐射采暖房间的冷风渗透耗热量明显小于散热器采暖房间，而房间外围护结构的基本耗热量稍大于散热器采暖房间。因此，低温地板辐射采暖建筑节能的根本原因不是由于房间空气温度的降低，而是消除了房间内空气局部高温区，避免了由此产生的热损失。低温地板辐射采暖可以实行分户分室控温，这样就比不设置控制调解装置的系统节约25%的能源。对于户内，也可以方便的自行调解各个房间的流量以改变温度，更有利于节能。由于加热部分位于地面以下，且温度分布均匀，不会像散热器采暖中散热器积灰以及空气对流过程中产生扬尘，地板辐射采暖较之散热器采暖卫生、洁净。
3）不占用建筑使用面积。由于地板辐射采暖加热构件埋于地面以下，与建筑结构相结合，主要房间地面上没有任何管道设备，不占用房间和地面的有效面积。据估计，一般的传统散热器采暖，散热设备和管道约占1%～3%的建筑面积。相对来说地板辐射采暖不占用建筑面积，不破坏室内环境的美观，同时也避免了因包装散热设备带来的能源和资金的浪费。在目前住宅房地产房价居高不下的情况下，地板辐射采暖比传统散热器采暖具有更多的经济优势。
4）便于控制调节和计量。在分水器处调节不同环路的流量，就可以起到对不同房间供热量的控制作用。只要在入户之前的管路上加一个控制及热计量的装置即可实现单户热计量。因此，地板辐射采暖系统比传统的散热器采暖系统更加易于控制调节和进行计量收费。
5）热源选择范围广。由于低温地板辐射采暖采用低温热源，故可以有效地利用多种低温热源。对单栋楼房业已设置单独的低温锅炉供热；有地热水资源的地方，可以直接利用经过处理的地热水供热；另外，还可以综合利用空调采暖的回水、发电厂余热热水、城市供热管网的回水等余热资源进行供热，同时节约常规能源的消耗，减小化石燃料燃烧产物及废弃物对环境的压力。另外，地板辐射采暖作为一种采暖方式，也有其不足的一面：地板辐射采暖属于隐蔽工程，有渗漏的潜在危险，而且一旦渗漏检修比较困难，需要破坏大面积的地面装修，相对于传统的散热器采暖，地板辐射采暖系统供回水温差相对于散热器采暖系统小，因此循环流量大，循环泵功率大，同时地板辐射采暖的供水温度不宜高于60℃，在一定程度上也限制了它的使用范围。
3 结语
随着国民经济的高速发展和小城镇人民生活水平的不断提高，人们对室内环境质量有了更高的要求，加之能源结构的调整和对建筑节能的要求，低温热水地面辐射采暖应运而生。地板辐射采暖系统是利用低温热源，通过埋置于地面构造层内的加热盘管或电缆加热地表面，由被加热的表面放射出远红外线对室内环境进行加热，以达到采暖目的的一种采暖方式。低温地板辐射采暖系统作为一种既节能又舒适的新型采暖方式，正日益广泛的应用于居住建筑工程之中。文章主要分析了地板辐射采暖的传热原理，并在此基础上论述了地板辐射采暖的传热特性。
参考文献
[1]凌继红,张宇峰,张觉荣.低温热水地面辐射供暖系统的性能研究[J].煤气与热力,2003,3:143-145.
[2]王子介.辐射采暖住宅建筑能耗与室内作用温度[J].南京师范大学学报,2002,2:78-83.
[3]陈艳华,刘胜君,刘江华.低温热水地面辐射采暖方式的热工性能分析[J].建筑节能,2008,1:8-10.
[4]徐自飞.浅谈低温热水地板辐射采暖及常见问题[J].甘肃科技,2008,15:112-114.