住宅地面热辐射采暖的设计分析

地面热辐射是当前采暖系统市场中一种新兴的采暖设备，该系统的应用原理主要是利用地热与热能之间的相互转换来实现节能环保的采暖效果。在实际的工程利用中，由于这种系统才刚刚投入市场应用，其在设计与施工的很多技术方面还不够成熟完善，这些问题限制了其在采暖系统市场中的发展，制约了住宅地面热辐射采暖系统的广泛应用与推广。基于这种情况，笔者在对地面热辐射采暖系统的设计与施工进行详细了解分析后，将自己的研究分析结果与心得体会总结如下，以供参考。

1、地面热辐射采暖系统的特点

与传统的其他采暖系统相比，地面热辐射采暖系统具备着更大的优越性。这主要是因为热辐射具有强烈的方向感，并其能够以能量转移的方式实现能量交换。这就使得地面热辐射采暖系统具备了一定的理论基础，使得系统能够在较小的能量作用下，将分散的地热聚集在一起，为建筑提供所需的热能。并且这种采暖系统不需要太多的设备维修与养护工作节省了大量的维修费用。更重要的是地面热辐射采暖系统是一种清洁无污染的新型能源利用形式，不会产生气体污染或固体废渣等污染物，因而是一种节能环保的采暖系统。且一次性投入即可，也相对比较经济合理。

2、地面热辐射采暖系统中管材的设计应用

在地面热辐射采暖系统中，是需要一定的管材来实现热能的转换，因此管材的选用对于采暖系统的正常运行是有着很大的影响作用的。在目前采用的管材中，一般都是采用新型的塑料管材作为地面热辐射采暖系统的施工材料，以下来介绍应用最广泛的PEX塑料管材以及其管件的设计与应用问题。

2.1管材的选择与设计应用

PEX塑料管材，其分子结构成三维交联网状结构，从而具有良好的耐高温耐压性，稳定性和持久性，为地面热辐射采暖设计首选管材。在选用PEX管材时应注意管材外表应色泽均匀，无气泡，无针眼，脱皮，明显划痕和其他不良缺陷。还要注意PEX管材重要检验指标——交联度，交联度的高低是标志PEX管材耐温耐压，使用寿命的重要指标，交联度越高越好，根据我国国家化学建材检测标准，交联度不得小于65，联度达不到此指标的管材，耐温性很差，使用寿命短，有软化变形，塑层脱落，破裂等隐患，以稳妥起见应选用交联度大于80的管材为好。PEX管材在运输时，不得受到抛摔，剧烈的撞击和化学品污染。PEX管材应贮存于远离热源，油污和化学品污染地，且同风良好的仓库，不一长期在室外存放。

2.2管件和保温材料的选择与设计应用

管件选用时应保证连接可靠、不渗漏、不腐蚀。管件外观应完整、无缺损、无变形、无开裂。管件的螺纹应符合《用螺纹密封的管罗纹》GB7306的规定，螺纹应完整，断丝的和缺丝的数量不得大于螺纹全扣数的10%。保温温板宜采用聚苯乙烯泡沫塑料，其物理性性能应符合下列要求：不应小于20kg/m3；导热系数不应大于0.041w/m·k；压缩强度不应小于100kPa；吸湿率不应大于4%；氧指数不应小于30% 。

3、地面热辐射采暖的系统设计

3.1地面辐射采暖必须采用热水做媒体。供水温度宜采用40-60度，供回水温差宜采用5-10 度。同一热源输配系统的各房间，应按相同的水温计算。

3.2地面辐射采暖系统工作压力应小于等于0.8Mpa，当超过上述压力时，应采取相应的措施。地面辐射采暖系统的阻力应计算确定。系统的总阻力取延程阻力的120%。（附PEX的沿程水头损失线算图表3）加热管内水的流速不宜小于0.25m/s，同一集配装置的每个环路加热管长度应尽量接近，每一个环路的阻力不宜超过30kpa。

3.3地面辐射采暖系统分水器前应设阀门及过滤器，集水器后应设阀门，集水器，分水器上应放置手动或自动放气阀。系统配件应采用耐腐蚀的材料。

4、加热管道的布置与敷设

加热管间距宜为150～300mm，沿围护结构围墙敷设的加热管距外墙内表面宜为100mm。每支环路的加热管长度不宜超过120m。加热管的敷设形式主要有回折型，往复型，直列型。一般采用较多的是回折型。地面辐射采暖的地面构造层含防水层（有防水要求时），保温层，细石混凝土层，找平层，面层。首层地面，卫生间及其厨房必须设防水层。采暖地面构造层与外墙接触部位应作保温处理。加热管的固定应使用固定管卡，在直线管线上应每隔1m设置一个。在弯曲部位应设置两个。对采暖面积大于30m2或每6m长，应在细石混凝土层及以上各层设伸缩缝，其宽度为5～8mm，宜填充膨胀膏，加热管穿过伸缩缝处，应加柔性套管。地面不允许设逢时，应另作处理。加热管穿出地面处，应加套管防护。采暖地面活负荷载等于或大于20kn/m2时，应进行结构强度验算。

5、地面热辐射采暖设计中应注意的问题

在实际的工程应用中，地面热辐射采暖系统的设计与施工需要严格按照有关技术规范的要求来实施，这是因为地面热辐射采暖系统一般都是设置在室内地板下，若设计施工存在问题导致系统在运行中出现故障，维修时会对室内的地板造成损坏，严重影响人们的正常生活。

5.1地板表面的发热量问题。地板表面的发热量是设计中最主要的参数之一，地板表面边界条件中的对流换热系数及当量辐射换热系数取为了定值，而实际上它们是地板表面温度和室温的函数，在设计中应给予修正。

5.2地板加热负荷的确定问题。一般而言，地板供暖的设计加热负荷应该根据房间热负荷得出，后者是根据围护结构散热损失计算得出的。然而在设计实践中应注意是贴地家具（如实底床、实底柜等）覆盖的地板表面，其上部热阻近乎无穷大，该面积基本上可视为不散热，而且覆盖位置不确定，所以在实际中应充分考虑。

5.3填充层及找平层的厚度问题

由于我国的国家标准还没有出台，各地方标准因参考的国外标准不同而对地板板体的结构要求不统一。有规定加热管以上的填充层厚度不应小于30mm，其附表中选取的模型结构为填充层厚度为60mm，有指出填充层厚度应为30～40mm。从填充层的功能来看，其主要目的是保护加热盘管、使地板表面温度均匀、增加热稳定性等，它的厚度不仅与地板的散热量有关，而且还直接影响到建筑层高、设计荷载和初投资。其取值应取决于所选管材、管径及对该问题的经济分析、技术分析及优化。

6、结语

综上所述，地面热辐射采暖技术是一种具有很大应用前景与推广价值的新型采暖技术，在缓解资源危机，减少环境污染方面有着重要作用，且这种采暖系统较为经济合理，干净安全，因而极易适合在住宅建筑中使用。