探析地热采暖的设计与施工

一、前言

地热采暖主要利用低于600C的热水作为温度媒介，让其在加热管中循环的流动，以加热地板，然后再通过地面热源的对流和辐射，达到向室内供热的目的。地热采暖的应用能很好的弥补传统采暖方式的供暖不均匀、占用面积大、安装清理困难以及耗费能源高的缺陷，满足人们的取暖要求。随着科技的发展，地热采暖技术不断在进步，地热采暖的合理设计与规范施工在暖通工程中所占的比重越来越大，其发展直接影响着地热采暖的质量以及人们生活的舒适度，因此对于其设计和施工应该引起我们的重视。

二、地热采暖系统的设计原则

1、设计依据和参数

地热采暖系统的有效性关系着暖通工程的顺利实施以及保证供暖的正常进行，因此在进行地热采暖的设计时，工程人员应该严格根据《实用供热设计手册》、《民用建筑节能设计规范》以及《采暖通风及空气调节设计规范》等相关的标准来进行。对于地热采暖系统的相关参数设计，其中的热度媒介应该控制在45～550C之间，系统压力值应该控制在O.8Mpa以下，供回水的的温差应该控制在100C，而地板的表面温度则根据实际的停留时间来设计，比如经常有人停留的位置温度应该维持在24℃ -26℃左右，短时间有人停留的位置温度应该维持在28℃ -30℃左右，基本无人停留的位置温度应该维持在36℃ -40℃左右[1]。

2、设计流程

为了保障地热采暖系统的设计合理规范，并具有条理性，其具体的设计过程应该严格遵照设计流程进行，即：①对地热采暖系统进行设计前，设计人员应该根据建筑工程的实际情况，计算其热负荷能力，并对地热采暖系统与工程建筑的协调进行考量，以确定分集水器的具体位置。②对地热采暖系统进行设计时，设计人员应该事先计算地热采暖系统的水力、工程建筑的有效热负荷、散热面积以及其他相关的事项。确保计算数据的准确性，然后根据计算数据进行地热采暖系统的施工设计。其中还有一点需要注意的是，在进行系统设计时还需要根据建筑的实际情况确定系统的参数，如建筑的散热面积、地面面饰层的材料性能、供水情况以及设计的室内温度等。这些参数的确定有利于合理设计地下加热管之间的距离以及加热管的走向。③对于加热管的管线设计，其长度必须在100m以下，而且设计人员应该对地热采暖系统所选的材料性能进行检测，判断其是否能满足工程的要求，结合工程实际有利于降低施工难度。

3、设计的注意事项

在进行地热采暖系统的设计时，设计人员应该注意填充层的厚度、储蓄热量情况、热负荷能力以及地热系统的设计，并根据工程建筑围护结构的热损失来计算出其热负荷，其中在计算时应该注意：由于散热盘多是处于地下，一般情况下室内地面出现的热损失可以忽略不计。而与地面直接接触的家具会使得地面的热阻增加，地表不容易散热，所以室内家具的多少会直接影响采暖效果，同时，设计人员还应该注意室内的过热以及超出标准热度的问题。在进行地热采暖系统的设计时，设计人员应该将加热管和加热盘中的水流流速控制在0.25m/s以下，避免因空气的积聚导致管道出现气塞现象，影响地热采暖系统的正常运行；对于环路管和集配装置的选择应该尽量选择长度一致、质量合格的产品，每一个环路的阻力应该在30Kpa以上。而在进行填充层的设计时，虽然填充层的厚度对地面均匀性影响不大，但是厚度的增加却会影响到工程建筑的层高，因此在设计时可以将厚度控制在30-50mm左右[2]。

三、地热采暖的设计与施工

1、热负荷计算

在地热采暖系统的热负荷进行计算时，工程建筑的室内温度应该比使用对流采暖的室温低（约2℃左右），或者直接取对流采暖热负荷的90～95%为热负荷值。同时，在深度大于6m的室内，应该以距离室内外墙的6m处作为分界线，进行地热采暖系统的热负荷计算，并布置管线，避免水流出现浮生聚集的情况。

2、立管的设置

对于地热采暖系统的立管一般设置在建筑楼梯间的管道井里，也可以设置在住宅和楼梯之间的分隔墙中。如果立管设置在管道井里，则应该使用采暖同程式系统，通过供水管和回水管将立管设置在管道井里，而管道井的宽度尺寸通常是800x500，除了便于施工人员进行操作管理之外，还可以将供水排水立管以及热计量表共同安装在管道井中，节约建筑室内的空间，便于管理。如果立管设置在住宅和楼梯之间的分隔墙中，则分隔墙的宽度必须是370mm 的砖墙，倘若管道也设置在其中，则砖墙必须预留约150mm x600mm左右宽度的直通空洞，以上下位排列，孔洞中设置至少3根的地热采暖系统立管，以节约楼梯的空间，但是这种立管的设置方式多是用在多层的建筑中，而且还需要建筑结构能密切配合设置才能实施。在进行立管的设置时应该注意，公用立管在连接每层的住户时，连接的系统应该维持在三个以内，如果系统数超过三个，则每层住户应该使用分集水器的方式进行连接[3]。

3、分集水器的设置

对于分集水器的设置应该尽量设置在污水排放区域，比如室内厨房里的洗手池下面就是不错的选择，因为楼梯间管道井中的立管和厨房的管道距离最短，当分集水器在进行系统排气或者维修时，排出的污水可以通过洗手池下面的地漏排出，保证厨房的干净卫生。而且用户在对厨房进行装修时，分集水器可以隐藏在洗手池下，不会影响到厨房的美观。虽然同理分集水器也可以安装在卫生间中，但是管道井中的立管距离卫生间管道较长，管道的敷设不方便，因此，分集水器设置在厨房是最佳的选择，而在设置时分集水器的引出头应该维持在3～5路之间，分支路应该在8路以内，否则过多会影响到套内各个管路之间的平衡。

4、管道的敷设

对于地热采暖系统加热管的设置应该以保持地面供暖均匀为基础，将高温的管段敷设在室内的外墙或者外窗的位置，尽可能的让室内温度均衡，然后在设计管路的时候，设计人员应该尽量避免分集水器管道穿墙，因为如果管道穿墙进入室内，供暖管的弯曲半径将会比8倍的直径大，导致室内墙角处出现拱起现象，影响工程建筑的质量。再者，因为卫生间里的热负荷值较小，所以许多的设计人员会将卫生间与其他房间共同使用一个热管道，虽然这种方式可以让管道的敷设简便，但是在实际施工中却难以做到，因为这种敷设会使得管道多次的穿墙，增加施工人员的工作量，而且在地热管道里不允许存在接头，因此在对管道进行设计时应该尽量使用S型或者回型的方式敷设，S型敷设的弯曲半径较小，可以使用在配管距离较长、室内面积大的房间，而回型敷设由于冷热水相互作用，采暖的效果较好，且弯曲的半径较大，施工方便。

四、结束语

本文通过探析地热采暖的设计与施工，从其设计的依据、参数以及设计的流程了解到地热采暖系统的设计原则，并由热负荷计算、立管、分集水器以及管道的设置详细的分析了在进行地热采暖施工时应该注意的事项，以期保障建筑地热采暖的质量，提高人们的生活品质。