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浅析地暖供热系统节能技术
作者：宋婷 李文倩
来源：《中国高新技术企业》2015年第19期
摘要：随着国家对建筑节能的日益重视、计量供热技术的推广，地暖系统在居住建筑中逐步得到广泛的应用。文章对地暖系统的技术特点展开了论述，以期通过对建筑节能技术的研究来达到资源的合理利用，更希望能缓解我国能源供应与社会发展产生的问题。 关键词：地暖系统；供热系统；建筑节能；能源供应；建筑采暖 文献标识码：A 中图分类号：TU832 文章编号：1009-2374（2015）19-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.047
在寒冷的北方地区集中供暖作为城市建筑采暖的基本建设原则，到目前已经发展到一定规模水平。随着人们生活水平的提高，对生活的舒适度也有了新要求，冬季采暖与夏季空调供电两种能耗的高峰值必会增加，两套系统的利用率下降进一步产生了较低的行业综合效益。与此同时，传统的集中供暖方式也暴露出了环境污染等一系列社会问题。因此，地暖供热系统以其舒适节能、运行成本低的特点脱颖而出，受到越来越多用户的青睐。 1 地暖的分类及特点
地暖为地板辐射采暖的简称，依托于整个地面为散热器，通过地板辐射层中的材料为热媒，均匀加热整个地面，通过地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，从而达到取暖的效果。电地暖自控系统与水地暖自控系统作为地暖采暖系统上的两大类，其中电地暖自控系统是由地面限温传感器和房间温控器构成的，其结构设计上比较简单；而水地暖自控系统的设计结构比较复杂，是由控制器、分集水器、混水中心及驱动电热执行器、水温传感器、房间温控器等构成。
其实地暖的发展在我国有着悠久的历史，早在明朝末年，在皇宫王室采取的取暖方式中有记载：在青砖地面下砌好烟道，在冬天来临时，通过烟道传烟把青砖温热后传到室内，使室内保持温暖的效果。随着科技的发展，地面供暖技术也已从原始的坑式烟道传热，发展到现代的以新材料为热媒的地面辐射供暖。
地面辐射采暖与传统采暖相比有无可比拟的优势：（1）舒适保健。地面辐射采暖的温度是自下而上的，给人以足温头凉的感觉，完全符合中医理论。其热量传递的方式以辐射为主，室内空气不会干燥，且辐射的波长以8～12μm的远红外，对人体有益；（2）能源利用率高。辐射供暖方式较传统采暖效率高，传送过程中热量损失小，地面辐射供暖可实行分层分户控制，用户根据情况，有效节约能源；（3）热量散发稳定好。由于地面辐射是通过混凝土传热，热量散发均匀，而且混凝土有蓄能作用，间歇供暖的情况下，室内温度稳定；（4）净
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化噪音，节约面积。地暖在原有楼板的基础上增加保温层，使楼板的隔音效果增强，提供了室内的环境，另外，室内取消了暖气片，使用面积增加，更利于家庭装修布置。 2 地暖供热系统设计
虽然地面辐射采暖有着节能环保等优势，但其所使用的规范较落后，现就地暖供热系统在设计工程中的细节进行探讨。 2.1 设计中应注意的问题
2.1.1 计算热负荷。热负荷计算在地面辐射采暖系统中占有重要地位。建筑的物理性能表明，建筑材料面层热阻的大小，对地面的散热量有直接影响。 表1 居住建筑中常用地面材料的热阻值与热损失 材料 黄冈岩、大理石 木地板 地毯 热阻值 0.02m2k/W 0.10m2k/W 0.15m2k/W 地面散热量 最快 较慢 最慢
由此可见面层的材料对地面散热有很大影响。而热负荷计算，必须遵照《采暖通风及空气调节设计规范》来进行建筑热工计算，通过有效的计算数据确定其传热系数，只有当热工计算达到符合要求的前提下方可进行采暖负荷计算，反之，不可实施。负荷计算是避免设计时室内温度过高的首要条件，在设计过程中对于进深大于6m的房间，应以外墙6m处作为分界区，分为多个不同的房间进行单独的计算供暖热负荷和地面辐射供暖的设计，还应充分考虑辐射采暖与对流采暖的区别，因辐射采暖时的壁面温度相对于对流采暖来说会高，会减少墙壁对人体产生的冷辐射，所以导致实感温度比室内温度高2℃～3℃属于正常现象。
2.1.2 地面散热量计算。当负荷计算确定后，接下来是对单位地面面积散热量的确定。 有相关计算公式为q（W/m2）=Q/F（式中：Q代表房间所需的地面散热量；F代表辐敷设热管道的面积），Q地面散热量应为房间计算所得负荷扣除自上层地板向下的传热损失。再确定单位地面面积的散热量过程中，应先计算地表面的平均温度值。当地表面温度过高时，也会对地面覆盖物和人体产生一定影响。由计算公式中的各相关参数可以了解到，因房间负荷过大，导致供回水平均温度过高，这时如果加热管道埋深度不够，定会导致地表面平均温度过高，从而降低采暖环境的舒适度。这些问题应当在设计中均考虑到。
2.1.3 管路的设计。地面温度分布不均也能够影响地面辐射采暖系统的使用效果，这在设计过程中也是不容易被重视的地方。管间距的大小、布管的方式、受埋管的深度够不够等这些是影响地面温度是否分布均匀的主要因素。在设计时最好将管道间距控制在300mm以内效果
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最好，当管间距正好为300mm时可以通过水温、加热管水流量来调节合适的要求，当建筑物的外墙侧热损失偏大时，应将高温管段优先安装在该处；管道布置上也应以具体房间为准，结合房间的用途和结构来设计，遵循温度分布均匀的原则；当加热管道埋深度达不到规定标准时，会导致地表面的平均温度偏高些。
面对各房间温差较大的情况，在设计时需要认真计算出各支管的水流量大小，核算分析系统阻力的平衡性。在分集水器各个加热管环路的设计时需有依据地确定分集水器的位置，确定加热管的长度，在最大程度上保证水力平衡性。 2.2 安装中应注意的问题
我们知道结构分为绝热层、找平层、反射膜、地暖管。通过其结构的分析，我们不难得出在安装过程中需注意到以下三点：
2.2.1 如何选择地暖管材。地暖管材的铺设是影响地暖系统采暖效果的重要因素，在地暖施工中占有重要位置，当安装不符时会导致地暖出现局部过热、局部不热等温度不均的情况，因此，在铺设时定要谨遵地暖安装示意图进行，以防出现差错。
2.2.2 安装时注意安装的施工距离。地暖和墙壁之间有一定的距离，也就是伸缩缝，目的是防止在使用时由于热胀冷缩从而导致地暖龟裂影响供暖效果。紧接着是将分集水器水平安装于地暖安装示意图指定位置。
2.2.3 找平。这是地暖安装的最后一个关键步骤，也是施工的重要环节。整个屋子的水平线要在一个高度，一般地暖工程都是采用豆石混凝土和水泥沙浆将其抹平，这样在开启采暖的时候就不会出现受热不均的问题。 3 结语
现代人们的生活水平和生活追求不断提高，对环境的要求也不断提高，而地暖供热系统凭借其舒适、卫生、环保、节能等优势逐渐取代了传统的散热器采暖。而若要达到好的供暖效果，必须在设计、施工等诸多细节上考虑周全，因此，就要求设计人员在实践工作中不断学习创新，用先进的理论、技术、材料来更好地改善人们的居住环境，以实现我国绿色低能耗的可持续发展战略。 参考文献
[1] 陈鹏.中国煤炭性质、分类和利用[M].北京：化学工业出版社，2007. [2] 白志鹏.空气污染与防治[M].北京：化学工业出版社，2006. [3] 徐东群.居住环境空气污染与健康[M].北京：化学工业出版社，2005.
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[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.辐射供暖供冷技术规程[S].2013. [5] 地暖通风及空气调节设计规范（2001年版）[S].
作者简介：宋婷（1984-），女，供职于郑州市城市科学研究中心，初级职称，研究方向：城市科学技术；李文倩（1985-），女，供职于郑州市工程质量监督站，初级职称，研究方向：建筑工程质量检测。 （责任编辑：黄银芳）
