地板采暖技术分析.doc

1地板采暖技术分析地板采暖技术分析地板采暖是一种在地板层内埋设加热盘管的采暖方式，其一般以低温水 (≤60℃)为加热热媒．热盘管(采用塑料管)预埋在地面混凝土垫层内，室内地 表温度可达到25℃以上地板式采暖克服了传统的散热器采暖系统耗能大、舒 适性差、难于分户计量等缺点，逐渐成为未来建筑采暖的发展方向与一般的 暖气片采暖方式或送风采暖方式相比，具有热媒温度低，人体舒适性好的优点 同时，由于散热由底向上，在相同的热媒温度下，热舒适性明显好于常规采暖 技术，热量有效性大为提高欧美国家采用地板采暖，已有几十年的历史近 几年来，在节能呼声的需求下，国内也有采用地板辐射采暖的安装报道和较多 的传热研究分析报道，但较为详细的传热研究报道较少由于地板采暖加热管 置于地板中，不可避免地会出现热量向上下两个方向传递的热量分配问题本 文对地板采暖系统的优点及施工中的重点问题进行了分析和讨论，希望在工程 施工和运行管理等方面能够更加完善，促进地板采暖系统的发展、成熟一．地板采暖优势分析一．地板采暖优势分析1.舒适，节省空间采用低温地板辐射采暖系统形式供暖，室内温度可达 20一24℃，采暖效果优于传统采暖方式。

地板采暖采用室温由下而上逐步下降 的方式，室内地表温度均匀，空气质量好避免了暖气片占用空间的缺点，室 内空间得到更加充分的利用，使得地板采暖是内卫生条件好 2.热源可选性广，符合人体的生理需求，优于传统散热器取暖的效果(如图 l所示)地板采暖所需的温度较低，不但可以利用传统的煤、电等能源，还可 以使用地热能、太阳能生物质能等可再生能源，还可以使用工业系统的余热和2废气等另外，地板采暖设计水温低，可以利用电厂的余热水，减少了煤炭的 使用 3.消音效果好采用地板采暖铺设了保温层，减少层间传热的同时具有非 常好的隔音效果，采暖过程寂静无声 4.使用寿命长地板采暖一般使用的PE-X管使用费寿命大都在50年左右， 远远高于普通焊接钢管，采用PE管还可以消除管道腐蚀、结垢等弊病，供热期 间只需要定期检查过滤器，维护费用相对很低 5.清洁、卫生地板辐射采暖的主要供暖原理为辐射导热，与空调、暖气 等通过强制对流循环热风供暖相比，空气中灰尘流动要小得多，水分散失也较 少室内环境卫生清洁，清新自然 6.安全可靠，热源设置在室外，没有火灾隐患；普通的地板采暖表面的温 度多低手30℃，不会被散热器烫伤、磕伤和碰伤的问题。

更不会出现地板结霜 的情况 7.费用低廉，①地板采暖为分户计量，户均节能幅度可达30％左右，整个 供暖系统则可以节约费用加％大大减轻了用户的经济负担②便于住户二次 装修地板采暖无暖气片和外露管道，既增加了使用面积又节省了做暖气罩、 隐蔽管道的费用；便于在室内设置落地窗或矮窗；可以不受传统挂墙散热器的 限制，灵活设置轻质隔墙，改变室内布局③维护费用低使用时间长地板 采暖盘管全部暗埋在楼板中，正常使用情况下维修的可能性小，使用寿命可达 50年以上不腐蚀、结垢，系统运行期间只需定期检查过滤器，维护费用低 ④室内温度可随意控制地板采暖系统的每个运行环路都带有控制阀，每个房 间可根据需要随意温度，适应不同人群的需要，同时也能够最大限度地减少能 源支出2 2、、地板采暖与散热器采暖效果的对比分析地板采暖与散热器采暖效果的对比分析1.本段以实验的方法，从人体辐射得热和热源布置位置两方面进行了研究， 对分别采用地板采暖和散热器采暖的房间进行了实测，用以对比分析其室内温 度分布，气流分布的差异及供暖效果 本文选取某地热中心一间暖气片采暖的房间和某小区的一间地板辐射采暖的房 间为测试对象，其尺寸均为4．5×3×3m，朝向均为坐南朝北，都是中间层，只 有一面外墙。

如图所示3图1中A采用双回形埋管方式，总管长为70m，进口水温47℃，出口水温37℃ 图1中B房间采用四柱813型暖气片14片测试在2002年12进行，当时室外温度为 2℃ 2.试结果与分析 2.1 人体辐射得热量的测量和计算 为了计算人体、地板和墙壁之间的角系数，特建立了以下几何模型，其中 将人体近似看作是宽0．4，高1．7的矩形，而且位于房间的正中央将地板表 面，墙面和人体表面均视为灰体由于空气中只含有很少量的二氧化碳和水蒸 气，在室温下，可认为空气是热辐射的透明体，即空气不吸收热辐射人体表 面只穿一件薄毛衣采用地板采暖的室温为17℃，采用暖气片采暖的室温为 20℃其物性参数见下表人体对地面的辐射角系数 (1)27. 02, 1F人体对墙壁和天花板的辐射角系数： (2)73. 03 , 1F辐射换热量可用下式计算： （3）)(212, 112, 1bbsEEFAQ4(4) ) 11() 11(1121 , 212, 1s  FF式中：1A——物体表面积；2, 1F——角系数；s——系统黑度；E—黑体辐射力，W/m2；2, 1Q——辐射换热量，w；1,2——物体黑度。

在地板采暖中，人体比采用暖气片供暖方式可多得由地板辐射热量为：WQ9 .251在地板采暖中，人体比采用暖气片供暖方式多向墙壁和天花板辐射热量为：WQ4 .132人体和室内空气之间的自然对流换热可用下式计算：3/1 u)( 1 . 0rrPGN 3/4t827. 0Q在地板采暖中，由于室温比暖气片采暖方式的室温低，人体因此而多耗散的热量为： WQ4 .113可以看到： 以上计算说明了在01 . 14 .114 .139 .25321WQ地板采暖中，即使室温比暖气片采暖方式低3℃，人体向环境所散失的热量 仍然少于暖气片采暖方式中人体向环境散失的热量这表明地板向人体辐射热 量是地板采暖方式节能的重要因素 2.2室内温度的垂直分布 由于两种采暖方式终端设备的位置分布不同，所以室内温度分布必然有差 异下图就是两种采暖方式的垂直温度分布图5从图3中可以看出：两种采暖方式的垂直温度分布基本规律都是上热下冷， 地板采暖的房间最大垂直温差为1．9℃，温度变化幅度较小，暖气片采暖房间 的最大垂直温差为3℃，温度变化幅度较大但是地板采暖房间接近地面处有较 大的温度跃升在地板采暖的房间中，人体脚部的气温比头部的气温高7℃，人 们往往感觉脚部很温暖，这样脚部的血液温度就比头部要高，血液的密度就较 低，就会产生很小的升浮力向上流动。

正是这种热源在下的方式促使热量更好 地传给人体，并且使人感觉更舒服其次，热源在脚下，热空气由于密度较小， 会向上流动，掠过人体表面，能比暖气片更有效地将热量传递给人体 2.3 室内风速分布 暖气片采暖方式主要依靠自然对流方式传热，由于热源温度较高，因此空 气流速较大；地板采暖主要依靠辐射和自然对流两种方式传热，其热源温度较 低，且面积大，因此空气流速较小图6是两房间的风速分布曲线，其中测点均 取自房间中心纵截面1．5米高处，图中只是风速的绝对值，不考虑方向可以 看出：地板采暖的房间室内的风速要比暖气采暖房间室内风速小得多因为风 速是影响室内扬尘的重要因素，所以采用地板采暖房间的扬尘很小，比较卫生63，结论 地板采暖方式比暖气片采暖方式有以下差别： 1)地板采暖比暖气片采暖更节能，设计室温可比暖气采暖方式低，主要原 因是热的地板向人体辐射热量； 2)地板采暖比暖气片采暖使人体感觉更舒适，主要原因是地板采暖方式的 热源在脚下，便于将热源热量传到人体； 3)地板采暖方式的水平温度分布比暖气片采暖方式更均匀，没有较大的波 动； 4)地板采暖方式的室内风速比暖气片采暖方式要小得多，室内扬尘较小， 更卫生； 5)地板采暖方式的热源热储量比暖气片采暖方式大得多，因此室内温度更 稳定。

3 3、、太阳能地板采暖可行性分析太阳能地板采暖可行性分析1.太阳能地板采暖简介 随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对居住环境的舒适 性要求也日益提高，这势必引起建筑能耗的快速增加目前，我国采暖地区的 冬季采暖能耗已经占到全国总能耗的10％，而且这一比例还在不断增加发达 国家的建筑能耗一般占其总能耗的30％，40％，按此推算，我国建筑能耗的总 量将达到一个十分惊人的数字虽然目前我国建筑能耗占总能耗的比例还不是 一个很高的比例，但是就单位建筑面积的平均能耗而言，我们和发达国家却有 着很大的差距目前我国采暖地区主要城市的住宅采暖能耗现状见表1从表1可以看出，除北京采暖能耗稍低外，其他城市的住宅采暖能耗很高 而目前国外发达国家的供暖耗煤指标为6．8—10kg标煤／m2，可见我国建筑节 能存在巨大潜力目前国家对建筑节能十分重视，1996年国家计委、国家经贸 委、国家科学技术委员会印发了《中国节能技术政策大纲》 ，对于建筑节能提出 了明确的目标和措施根据《民用建筑节能设计标准(采暖居住住宅部分)》的 规定，我国寒冷地区新建居住建筑要全面执行节能设计标准，要在80年代初通 用的住宅能耗水平的基础上节能50％，其中建筑物节能要达到35％。

按此标准， 目前主要城市的建筑采暖耗煤量指标应达到表2的标准：从表2可以看出，节能的任务还是十分艰巨的目前，我国已经研制出了很 多保温新型墙体和门窗，为建筑节能目标的实现提供了有力的支持，然而随着 我国住宅维护结构保温性能的增强，节能的难度也越来越大目前将太阳能这 种绿色的可再生能源应用到建筑节能中，是进一步提高节能水平的重要途径 如果能够利用太阳能来为地板供暖提供能源，则每年可以节省大量能源7地板采暖由于使用地面作为散热源，所以一般要求地面温度不能过高，一般人 员长期停留的地点，不能高于28℃这样，地板采暖的供水温度一般要在65℃ 以下，所以叫做低温地板采暖，地板采暖特别适合于热源温度低的形式太阳 能由于其自身的热密度较低，集热温度很难达到较高的水平，所以利用太阳能 采暖，采用地板辐射采暖的形式是最佳的方式 2.太阳能采暖的可行性 太阳能资源分部对太阳能采暖影响很大，按照目前真空管太阳能集热器的集热效率，每日集热时间8h考虑，以及按照建筑面积热指标50计算，采W/m2暖供回水温差15℃，可以得到不同资源区单位建筑面积所需的集热器面积(太阳 能供暖8h)如表3：表3 从表3可以看出，对于一二区进行太阳能地板采暖，建筑面积和太阳能集热 器面积之间的比值在4．76～3．03之间。

这样的比例对于单层和层数较少的多 层建筑还是可以实现的，而且再配合辅助热源，是可以保证利用太阳能来进行 地板采暖的 由于利用太阳能进行地板采暖，要求系统必须稳定、连续、安全地运行 对于冬季室外气温比较低的地区，由于太阳能集热系统可能出现冻结的可能， 所以循环介质中最好加入防冻液或者采用防冻油等，由于采暖系统自身容量很 大，而且考虑其他季节的热水供应，这样就必须采用间接式系统，即太阳能集 热系统和采暖系统是两个独立的系统，两个系统采用换热器换热的形式进行热 量交换由于太阳能自身的周期性特点，利用太阳能采暖，必须配备相应的蓄 热设备，以保证阴雨天及夜间系统的运行，一般采用蓄热水箱是最经济，最简 便的方式为了保证系统连续运行，太阳能采暖系统必须有其他的辅助热源作 为保障，辅助热源的形式可以灵活考虑如果太阳能集热面积大，太阳能供暖 率高，可以采用电加热辅助热源，否则从经济性考虑，配合燃煤、燃气锅炉是 比较理想的方式为了保证系统的正常运行，系统还必须配有自动控制系统， 以控制太阳能系统和辅助热源之间的切换和采暖房间温度的稳定总之，太阳 能配合辅助热源进行地板采暖，其系统形式还是不难实现的例如辅助热源是 电加热器或者电锅炉，间接式系统可以采用如图一的形式，其他形式在此形式 的基础上也不难实现。

从太阳能地板辐射采暖的整个系统情况看，其实现还是可以保证的从地8板采暖的情况看，虽然在我国运用的时间不是很长，但是其设计施工基本也是 成型的技术了，而且很多建筑采用地板采暖后都收到了很好的效果，这项技术 可以说已经比较成熟对于太阳能集热。