试论环保节能的低温地板辐射采暖
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曹辉 1由 分享
论文关键词:辐射采暖 低温地板 采暖方式 环保节能
论文摘要:介绍低温热水地板辐射采暖的特性，分析了其技术经济上的优缺点及施工过程中需注意的问题。
引言
近年来，人们对居住舒适度的要求日益提高，但由于能源利用效率很低，建筑耗能迅速增长，已大大超过了能源增长的速度，建筑能耗占总能耗的比例已接近30 %，仅采暖能耗一项，就已占到能源总消耗的10%左右，能源紧张已严重制约着经济建设，影响到人民生活水平的进一步提高。目前，我国北方城镇居民大多是采用散热器对流采暖，最近几年低温地板辐射采暖开始走进千家万户。低温地板辐射采暖并不是一项新的采暖技术，国外于20世纪初就开始在一些工程中采用，但由于金属管材容易产生腐蚀和渗漏等问题，这种采暖方式未能得到迅速发展。直到20世纪70年代，“以塑代钢”技术的发展以及联聚乙烯管的出现，使得低温热水地板辐射暖焕发了生机。
1低温地板辐射采暖
随着居住条件的不断改善，人们对室内采暖也提出了新的要求。许多工程采用低温地板辐射采暖系统来代替传统的散热器采暖，克服了诸如能耗大、舒适性差、难于分户计量、占用房间使用面积等问题。低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统，它将塑料管敷设在楼面现浇混凝土层内，热水温度≯60℃，工作压力≯0．4MPa。该系统以整个地面作为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还与人体、家具及四周的维护结构进行辐射换热，从而使其表面温度升高，其辐射换热量约占总换热量的50%以上，是一种理想的采暖系统，可以有效地解决散热器采暖存在的问题。低温热水地板辐射采暖节省燃料，电能消耗低，是最经济的供暖系统。
1. 1舒适、卫生、保健
传统的散热器采暖热量主要集中在房间的中上部，上热下凉，人们有口干舌燥的感觉。而低温地板辐射采暖是以均匀辐射的方式散热，这是最舒适的采暖方式，室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的感觉，符合“温足凉顶”的中医健身理论，能改善人体血液循环，促进新陈代谢。同时，散热器采暖方式主要依靠自然对流方式传热，由于热源温度较高，因而空气流速较大;而地板采暖主要依靠辐射和自然对流两种方式传热，使用较低温度的热媒，避免了室内空气的强烈对流热交换，空气流速低，大大减少了因对流所产生的尘埃对室内空气的二次污染。由于风速是影响室内扬尘的重要因素，所以，采用地板采暖的房间扬尘很小，比较卫生，改善了家居环境。
1.2美观，不占使用面积
室内各种管线均可铺设在地暖结构层中，取消了散热器的立、支管，不但增加了使用面积，而且房间可以任意分隔，便于装修和家具布置。
1.3保温隔音，热稳定性好
目前，我国隔层楼板一般采用预制板或现浇板，其质地脆硬，隔音效果很差。地板采暖由于增加了保温层，可以大大减少上层对下层的噪声干扰，具有非常好的隔音效果。由于地暖特殊的地面构造，当上下层不采暖时，中间层的采暖效果几乎不受影响;地面层及混凝土层蓄热量大，因而在间歇供暖的情况下，室内温度变化缓慢，热稳定性好。地板辐射采暖由于有较厚的混凝土和砂浆层作为蓄热结构，系统的蓄热能力强，因而热惰性更强，热稳定性好，抵抗外界干扰的能力强。因此，即使是在间歇供暖的条件下，房间内的温度波动较小。试验表明，在室温20℃时停止供热，12h后的室温仍可保持在18℃左右。
1.4高效节能，运行费用低
散热器采暖通常采用95一70℃供水温度，需要耗费大量的热能。而地板辐射采暖所用热媒温度较低，一些低温热源也能被利用，如太阳能、地热水。此外，还可利用热电厂余热、城市供热管网回水等热能。这些低温热源的有效利用，不仅节约了数量可观的不可再生资源，同时减少了废气、废渣的排放，既节能又环保。地暖系统在达到同样舒适条件的前提下，室内设计温度的能耗可以比其他采暖形式降低20%一30%，提高了热效率，而且各房间的温度可以独立调节。
2低温热水地板辐射采暖的施工
2.1地板辐射采暖管材
地板辐射采暖常用的管材有钢管、铜管和塑料管。由于塑料管具有无接头、容易弯曲、易于施工等优点，因而在工程中被广泛使用。常用的塑料管有:交联聚乙烯PEX管、改性聚丙烯PP一C管、聚丁烯PB管、交联聚乙烯铝塑复合管XPAP等，它们具有抗老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无环境污染、不易渗漏、水阻力及膨胀系数小等特点，在50℃环境下使用可达50年。不论采用何种管材，管件和管材的内外壁应平整、光滑，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷;管件和管材颜色应一致，色泽均匀;装卸、运输时应小心轻放，不能受到剧烈碰撞和尖锐物的冲击，不能抛、摔、滚、拖，避免接触油污;在储存和施工过程中，要严防泥土和杂物进人管内，存放处应避免阳光直射。
2. 2低温地板辐射采暖埋管铺设方式
(1)直立型:随水流板面温度逐渐降低，首尾温差大，板面温度场不均匀。
(2)旋转型和往复型:铺设复杂，高低温管间隔布置，板面温度场均匀，供暖效果好。每个支环路一般为60一80 m，最长宜≯l20m，原则上采取一个房间一个环路，房间面积大的，以20—30m2扩为一环;每个环路宜采用整根管道，中间不允许有接头，以防止渗漏;靠近外墙、外窗处由于热损失大，加热盘管的间距应布置得小一些，以维持该处的地表温度。
3目前地板辐射采暖存在的问题
(1)地板辐射采暖需要增加楼板的厚度，使房间的净高减小，同时也增加了楼板荷载，使得土建的造价增加。由于地暖是在楼板下布管，与普通采暖方式相比地面厚度增加了6一9 cm，设计时应考虑适当增加层高，以保证房间的有效净空。
(2)室内家具及其他物品的布置对地板的遮挡，会影响低温地板辐射采暖的散热，特别是小卧室房间更应该慎重考虑其散热效果。
(3)由于地板采暖的热惰性，其快速加热能力不足，一般需要1 .5h后才能达到设计温度。
(4)由于地暖由底板向上散热，容易引起填充层、找平层混凝土收缩，产生温度应力，导致地面产生轻微裂缝。
(5)可维修性差。地板辐射采暖属于隐蔽性工程，一旦管道渗漏，其维修难度较大，需采用专业设备进行查漏和修复。
4结语
低温地板辐射采暖作为一种新兴的采暖系统，在“以塑代钢”技术突破金属管材的局限后，在许多发达国家已得到广泛应用，但目前在我国仍处于使用初期。低温地板辐射采暖具有较好的节能效果，可以给居住者创造健康、舒适、环保的室内环境，是今后建筑采暖的发展方向，具有广阔的应用前景。
论文摘要:介绍低温热水地板辐射采暖的特性，分析了其技术经济上的优缺点及施工过程中需注意的问题。
引言
近年来，人们对居住舒适度的要求日益提高，但由于能源利用效率很低，建筑耗能迅速增长，已大大超过了能源增长的速度，建筑能耗占总能耗的比例已接近30 %，仅采暖能耗一项，就已占到能源总消耗的10%左右，能源紧张已严重制约着经济建设，影响到人民生活水平的进一步提高。目前，我国北方城镇居民大多是采用散热器对流采暖，最近几年低温地板辐射采暖开始走进千家万户。低温地板辐射采暖并不是一项新的采暖技术，国外于20世纪初就开始在一些工程中采用，但由于金属管材容易产生腐蚀和渗漏等问题，这种采暖方式未能得到迅速发展。直到20世纪70年代，“以塑代钢”技术的发展以及联聚乙烯管的出现，使得低温热水地板辐射暖焕发了生机。
1低温地板辐射采暖
随着居住条件的不断改善，人们对室内采暖也提出了新的要求。许多工程采用低温地板辐射采暖系统来代替传统的散热器采暖，克服了诸如能耗大、舒适性差、难于分户计量、占用房间使用面积等问题。低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统，它将塑料管敷设在楼面现浇混凝土层内，热水温度≯60℃，工作压力≯0．4MPa。该系统以整个地面作为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还与人体、家具及四周的维护结构进行辐射换热，从而使其表面温度升高，其辐射换热量约占总换热量的50%以上，是一种理想的采暖系统，可以有效地解决散热器采暖存在的问题。低温热水地板辐射采暖节省燃料，电能消耗低，是最经济的供暖系统。
1. 1舒适、卫生、保健
传统的散热器采暖热量主要集中在房间的中上部，上热下凉，人们有口干舌燥的感觉。而低温地板辐射采暖是以均匀辐射的方式散热，这是最舒适的采暖方式，室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的感觉，符合“温足凉顶”的中医健身理论，能改善人体血液循环，促进新陈代谢。同时，散热器采暖方式主要依靠自然对流方式传热，由于热源温度较高，因而空气流速较大;而地板采暖主要依靠辐射和自然对流两种方式传热，使用较低温度的热媒，避免了室内空气的强烈对流热交换，空气流速低，大大减少了因对流所产生的尘埃对室内空气的二次污染。由于风速是影响室内扬尘的重要因素，所以，采用地板采暖的房间扬尘很小，比较卫生，改善了家居环境。
1.2美观，不占使用面积
室内各种管线均可铺设在地暖结构层中，取消了散热器的立、支管，不但增加了使用面积，而且房间可以任意分隔，便于装修和家具布置。
1.3保温隔音，热稳定性好
目前，我国隔层楼板一般采用预制板或现浇板，其质地脆硬，隔音效果很差。地板采暖由于增加了保温层，可以大大减少上层对下层的噪声干扰，具有非常好的隔音效果。由于地暖特殊的地面构造，当上下层不采暖时，中间层的采暖效果几乎不受影响;地面层及混凝土层蓄热量大，因而在间歇供暖的情况下，室内温度变化缓慢，热稳定性好。地板辐射采暖由于有较厚的混凝土和砂浆层作为蓄热结构，系统的蓄热能力强，因而热惰性更强，热稳定性好，抵抗外界干扰的能力强。因此，即使是在间歇供暖的条件下，房间内的温度波动较小。试验表明，在室温20℃时停止供热，12h后的室温仍可保持在18℃左右。
1.4高效节能，运行费用低
散热器采暖通常采用95一70℃供水温度，需要耗费大量的热能。而地板辐射采暖所用热媒温度较低，一些低温热源也能被利用，如太阳能、地热水。此外，还可利用热电厂余热、城市供热管网回水等热能。这些低温热源的有效利用，不仅节约了数量可观的不可再生资源，同时减少了废气、废渣的排放，既节能又环保。地暖系统在达到同样舒适条件的前提下，室内设计温度的能耗可以比其他采暖形式降低20%一30%，提高了热效率，而且各房间的温度可以独立调节。
2低温热水地板辐射采暖的施工
2.1地板辐射采暖管材
地板辐射采暖常用的管材有钢管、铜管和塑料管。由于塑料管具有无接头、容易弯曲、易于施工等优点，因而在工程中被广泛使用。常用的塑料管有:交联聚乙烯PEX管、改性聚丙烯PP一C管、聚丁烯PB管、交联聚乙烯铝塑复合管XPAP等，它们具有抗老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无环境污染、不易渗漏、水阻力及膨胀系数小等特点，在50℃环境下使用可达50年。不论采用何种管材，管件和管材的内外壁应平整、光滑，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷;管件和管材颜色应一致，色泽均匀;装卸、运输时应小心轻放，不能受到剧烈碰撞和尖锐物的冲击，不能抛、摔、滚、拖，避免接触油污;在储存和施工过程中，要严防泥土和杂物进人管内，存放处应避免阳光直射。
2. 2低温地板辐射采暖埋管铺设方式
(1)直立型:随水流板面温度逐渐降低，首尾温差大，板面温度场不均匀。
(2)旋转型和往复型:铺设复杂，高低温管间隔布置，板面温度场均匀，供暖效果好。每个支环路一般为60一80 m，最长宜≯l20m，原则上采取一个房间一个环路，房间面积大的，以20—30m2扩为一环;每个环路宜采用整根管道，中间不允许有接头，以防止渗漏;靠近外墙、外窗处由于热损失大，加热盘管的间距应布置得小一些，以维持该处的地表温度。
3目前地板辐射采暖存在的问题
(1)地板辐射采暖需要增加楼板的厚度，使房间的净高减小，同时也增加了楼板荷载，使得土建的造价增加。由于地暖是在楼板下布管，与普通采暖方式相比地面厚度增加了6一9 cm，设计时应考虑适当增加层高，以保证房间的有效净空。
(2)室内家具及其他物品的布置对地板的遮挡，会影响低温地板辐射采暖的散热，特别是小卧室房间更应该慎重考虑其散热效果。
(3)由于地板采暖的热惰性，其快速加热能力不足，一般需要1 .5h后才能达到设计温度。
(4)由于地暖由底板向上散热，容易引起填充层、找平层混凝土收缩，产生温度应力，导致地面产生轻微裂缝。
(5)可维修性差。地板辐射采暖属于隐蔽性工程，一旦管道渗漏，其维修难度较大，需采用专业设备进行查漏和修复。
4结语
低温地板辐射采暖作为一种新兴的采暖系统，在“以塑代钢”技术突破金属管材的局限后，在许多发达国家已得到广泛应用，但目前在我国仍处于使用初期。低温地板辐射采暖具有较好的节能效果，可以给居住者创造健康、舒适、环保的室内环境，是今后建筑采暖的发展方向，具有广阔的应用前景。