地面辐射供暖设计与应用

地面辐射供暖设计与应用佛山佛塑科技集团股份有限公司低温热水地面辐射采暖系统概述低温热水地面辐射采暖系统，简称地暖，是以低温热水为热媒，通过预埋在房间地面下的地暖专用热水管双向循环来加热地板，使地板表面温度达到26℃～32℃，进而实现由地面向房间均匀的辐射热量达到供暖。其所需供暖热水温度一般不超过60℃。低温热水地面辐射供暖系统以采暖房间的整个地面作为散热面，散热面积大，散热面表面温度远低于传统散热片，热量大部分以热辐射形式散出，是一种节能并对房间热微气候进行相应调节的供暖系统，是一种世界公认的卫生条件和舒适程度都十分理想的最佳供暖方式。

地暖系统的应用地面辐射采暖技术早在本世纪三十年代，就在发达国家开始应用。我国自五、六十年代就有一些科研人员开始了地板供暖技术方面的研究工作，并将该技术应用在人民大会堂、华侨饭店等工程中。但由于受到当时的技术条件和材料工业的限制，只能选用钢管（或铜管）成本高、接口多、易渗漏，特别是无法避免电化学腐蚀、易引起地面龟裂等问题，使地面供暖技术的应用受到了极大的限制。

随着塑料工业的飞速发展，出现了抗老化、耐高温、耐高压、易弯曲的新型化学管材（XPAP铝塑复合管、PEXc管、PB管、PE-RT等）和轻质隔热的高效保温材料，为地板辐射采暖技术提供了可靠的材料保证，这种新型化学管材（XPAP铝塑复合管、PEXc管、PB管、PE-RT等）应用在地板辐射供暖系统中，具有耐腐蚀、抗老化、成本低、地面下无接口、不渗漏、不易结垢、抗低温达零下40℃而不冻裂、水阻力小等优点，并且连续使用寿命可达五十年以上。从七十年代开始，低温热水地面辐射采暖技术在发达国家就开始了广泛应用。不仅大量用于饭店、展览馆、商场、游泳馆等大型公共建筑，而且已普及到住宅甚至使用在户外停车场、公路坡道、花圃、草坪（足球场）、养鸡（猪）场及农业种植大棚等场所。欧美等国应用地面辐射供暖面积占新住宅面积的80%以上，甚至未设置地面辐射供暖系统的住宅很难售出。地暖系统的优点

1、洁净、卫生、舒适

地暖是热量通过地板主要以辐射的方式散热，其特点是热源面积大、温度低，对流少，不易引起扬尘，室内空气清洁卫生。室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的舒适感觉。2、高效、节能、运行费用低

地暖在人体受益的高度内温度较高、热媒传输热损失小、可利用低品位热源，节省能源。维修简便，仅需定期清洗过滤器的过滤网。可方便地在分水器前安装计量表，易实现分户计量。3、地暖有较好的蓄热性

由于地面层和混凝土层热容量大，因此在间歇供热的条件下，室内温度变化不明显。4、不占室内面积易装修

地暖系统里的热水管道，除使用中可调节的分、集水器及阀门外，全部埋在地面以下，不占任何使用面积，便于装修和家具布置。5、使用寿命长

来保利PEXc管用于低温热水地面辐射采暖，在设计使用条件下使用，寿命可达50年以上。低温热水地面辐射供暖系统的设计

一、一般规定

1、低温热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定。民用建筑供水温度宜采用35-50℃，不应超过60℃，供、回水温差宜小于或等于10℃。2、采用低温热水地面辐射供暖方式时，地面的表面平均温度应符合下表的规定。

地面的表面平均温度（℃）

区域特征适宜范围最高限值人员经常停留区25-2831人员短期停留区28-30

32无人停留区35-4042浴室及游泳池30-33333、低温热水地面辐射供暖系统的工作压力，不宜大于0.8MPa；建筑物高度超过50m时，宜竖向分区设置。

4、无论采用何种热源，低温热水地面辐射供暖热媒的温度、流量和资用压差等参数，都应和热源系统相匹配；同时热源系统应设置相应的控制装置，满足低温热水地面辐射供暖系统运行与调节的需要。

5、低温热水地面辐射供暖工程施工图设计文件的内容和深度,应符合下列要求：

（1）施工图设计文件应以施工图纸为主,包括：图纸目录、设计说明、加热管布置平面图、分、集水器、地面构造图等内容；

（2）设计说明中应详细说明供暖室内、外计算温度、热源及热媒参数、加热管技术数据、规格（公称外径X壁厚）；标明使用的具体条件如工作温度、工作压力以及绝热层材料的导热系数、容重（密度）、规格、厚度等；

（3）平面图中应绘出加热管道的具体布置形式，标明敷设间距、各环路编号、加热管的管径、计算长度等。

二、低温热水地面辐射供暖系统地面构造作法

1、低温热水地面辐射供暖系统的地面结构，宜由基层（楼板或与土壤相邻的地面）、找平层、绝热层（上部敷设加热管）、伸缩缝、填充层和地面层组成。

（1）当工程允许地面按双向散热进行设计时，各楼层间的楼板上部可不设绝热层。

（2）与土壤相邻的地面，必须设绝热层，绝热层下部应设置防潮层。直接与室外空气相邻的楼板，也必须设绝热层。

（3）对于潮湿房间如卫生间、游泳馆等，在填充层上部应设置隔离层。

2、采用低温热水地面辐射供暖方式时，宜优先采用热阻小于0.05㎡·K/W的材料作为面层。

3、当面层采用带龙骨的架空木地板时，加热管应敷设在木地板下部、龙骨之间的绝热层上，这时可不设置豆石混凝土填充层。

4、低温热水地面辐射供暖系统绝热层采用聚苯乙烯泡沫塑料板或发泡水泥时，其厚度不应小于下面表一及表二规定值，若采用其它隔热材料时，可根据热阻相当的原则确定厚度。表一聚苯乙烯泡沫塑料板绝热层厚度（mm）表二发泡水泥绝热层厚度（mm）

注：采用模塑型聚苯乙烯泡沫塑料、绝热层厚度宜再增加10mm；采用其他泡沫塑料绝热材料时，可根据阻力相当的原则确定厚度。

楼层之间楼板上的绝热层20与土壤或不供暖房间相邻的地板上30与室外空气相邻的地板上的绝热层

40绝热层位置干体积密度（kg/m3）

350400450楼层之间楼板上的绝热层354045与土壤或不供暖房间相邻的地板上404550与室外空气相邻的地板上的绝热层

5055605、

采用预制沟槽保温板或预制轻薄供暖板时，绝热层设置应符合下列要求：（1）如下层为供暖房间，可不另外设置绝热层。（2）底层土壤上部的绝热层宜采用发泡水泥。（3）直接与室外空气接触的楼板以及与不供暖房间相邻的地板，绝热层宜设在楼板下，绝热材料宜采用泡沫塑料绝热板。（4）绝热层厚度不应小于表3.2.4的规定值预制沟槽保温板和预制轻薄供暖板供暖地面的绝热层厚度

注：采用泡沫塑料类绝热材料时，模塑型聚苯乙烯泡沫塑料绝热层厚度宜再增加10mm，其他泡沫塑料绝热材料可根据阻力相当的原则确定厚度。

绝热层位置绝热材料厚度（mm）与土壤接触的底层地板上发泡水泥干体积密度（kg/m3）350354004045045与室外空气相邻的地板下聚苯乙烯泡沫塑料40与不供暖房间相邻的地板下聚苯乙烯泡沫塑料306、在与内外墙、柱及过门等垂直部件交接处应敷设不间断的伸缩缝，伸缩缝宽度不应小于20mm，伸缩缝宜采用聚苯乙烯或高发泡聚乙烯泡沫塑料；当地面面积超过30㎡或边长超过6m时，应设置伸缩缝，伸缩缝宽度不宜小于8mm，伸缩缝宜采用高发泡聚乙烯泡沫塑料或内满填弹性膨胀膏。

7、填充层的材料宜采用C15豆石混凝土，豆石粒径不宜大于12mm。填充层的厚度不宜小于50mm。如地面荷载大于20KN/m2时，应会同结构设计人员采用加固措施。

混凝土填充式热水供暖地面构造（一）

（泡沫塑料绝热层）混凝土填充式热水供暖地面构造（二）

（发泡水泥绝热层）三、地面辐射供暖系统供暖热负荷的计算

1、低温热水地面辐射供暖系统的供暖热负荷，应按《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019）的有关规定进行计算。

2、计算全面低温热水地面辐射供暖系统的耗热量时，室内计算温度的取值应降低2℃，或取计算总耗热量的90－95％。

3、局部地面辐射供暖系统的耗热量，可按整个房间全面辐射供暖所算得的耗热量乘以该区域面积与所在房间面积的比值和下表中所规定的附加系数确定。

局部辐射供暖热负荷的附加系数供暖区面积与房间总面积比值0.550.400.25计算系数0.720.540.384、进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为界分区，分别计算供暖热负荷和进行加热管布置。

5、敷设加热管的建筑地面，不应计算地面的传热损失。

6、计算低温热水地面辐射供暖系统的供暖热负荷时,不考虑高度附加。

7、采用集中供暖分户热计量或分户独立热源的低温热水地面辐射供暖的系统，应考虑间歇供暖和户间传热等因素，宜对计算的热负荷增加一定的附加值。

四、低温热水地面辐射供暖系统的地面散热量

1、单位地面面积的散热量q（W/㎡）应按下式计算：

q=qf+qd

单位地面面积辐射传热量：

qf=5x108<(tpj+273)4-(AUST+273)4>

单位地面面积对流传热量：

qd=α(tpj-tn)n

式中：tpj—地面的表面平均温度（℃）；

AUST—室内非加热表面的面积加权平均温度（℃）；(详见附录B)

α—常数，向上传热时，α＝2.17；向下传热时,α=0.14；

n—指数，向上传热时，n＝1.31；向下传热时,n=1.25；

tn—室内计算温度（℃）。

2、确定地面所需的散热量时,应将第三节计算的房间供暖热负荷扣除来自上层地板向下的散热量。

3、单位地面面积所需的散热量应按下式计算：

qx＝Q／F

式中:qx——单位地面面积所需的散热量（W/㎡）；

Q——房间所需的地面散热量（W）；

F——敷设加热管的地面面积（㎡）。

4、确定地面散热量时,必须校核地面的表面平均温度,确保其不高于表3.1.3的最高限值；否则应改善建筑热工性能或设置其它辅助供暖设备，减少低温热水地面辐射供暖系统负担的热负荷。tpj与单位地面面积所需散热量之间，近似关系为：

tpj=tn+9(qx/100)0.909℃

式中：tn—室内计算温度（℃）；

qx—单位地面的散热量，W/㎡。

5、热媒的供热量，应包括地面向上的散热量和向下层或向土壤传热的热量损失。

6、地面散热量应考虑家俱及其它地面覆盖物的影响。

7、单位地面面积的散热量和向下传热的热损失，均应通过计算确定。

五、加热管系统设计

1、集中供暖系统的水质,应符合《供热采暖系统水质及防腐技术规程》DBJ01-619的要求。2、户内系统的热媒温度、压力或资用压差等参数与热源不匹配时，应根据需要采取设置换热器或混水装置等措施。换热器或混水装置宜接近终端用户。系统示例见附录H。3、采用集中热源的住宅建筑,楼内热水地面供暖系统设计应符合下列要求：（1）应采用共用立管的分户独立系统形式。（2）同一对立管宜连接负荷相近的户内系统。（3）一对共用立管在每层连接的户数不宜超过3户，共用立管连接的户内系统总数不宜多于40个。（4）共用立管接向户内系统的供、回水管应分别设置关断阀，关断阀之一应具有调节功能，宜采用静态平衡阀。（5）共用立管和分户关断调节阀门，应设置在户外公共空间的管道井或小室内。（6）每户的一次分水器、集水器，以及必要时设置的热交换器或混水装置等入户装置宜设置在户内。4.独立热源的户内系统，循环水泵的流量、扬程应符合户内供暖系统的需求；系统定压值应符合加热管或预制轻薄供暖板的承压要求。5.应按下列原则配置一次分水器、集水器的分支环路（1）连接在同一分水器、集水器的相同管径的各环路长度宜接近；现场敷设加热管时，各环路加热管长度不宜超过120m；预制轻薄供暖板各路输配管的供回水管总长度不宜超过50m；当各环路长度差距较大时，宜采用不同管径的加热管，或在每个分支环路上设置平衡装置。（2）住宅应分别为每个主要房间配置独立的环路，面积小的附属房间加热管或输配管可以串联。（3）进深和面积较大的房间,当分区域计算热负荷时，各区域应配置独立的环路。6.加热管的敷设间距和供暖板的铺设面积，应根据地面散热量、室内计算温度、平均水温、地面传热热阻等确定。

7.现场敷设的加热管应根据房间的热工特性和保证地表面温度均匀的原则,并考虑采用管材允许的最小弯曲半径，分别采用回折型（旋转型）或平行型（直列型）等布管方式。热负荷明显不均匀的房间,宜采用将高温管段优先布置于房间热负荷较大的外窗或外墙侧的方式。布管方式可参考下表加热管布置方式示例

回折型布置平行型布置双平行布置地暖设计图示例8.加热管应根据其工作温度、工作压力、使用寿命、施工和环保性能等因素，经综合考虑和技术经济比较后确定。加热管壁厚应按系统实际工作条件确定。可按下表选择9.加热管和预制轻薄供暖板的输配管流速不宜小于0.25m/s。10.预制轻薄供暖板的输配管管材宜采用与供暖板内加热管相同的管材。塑料加热管的物理力学性能

项目PB管PE-Xc管PE-RT管20℃，1h液压试验环应力(MPa)15.5012.0010.0095℃，1h液压试验环应力(MPa)—4.80—95℃，22h液压试验环应力(MPa)6.504.70—95℃，165h液压试验环应力)MPa)6.204.603.5595℃，1000h液压试验环应力(MPa）6.004.403.50110℃，8760h热稳定性试验环应力(MPa)2.402.501.90纵向尺寸收缩率（%）≤2≤3＜3交联度（%）—

≥60%—

0℃耐冲击（%）—

—

—

管材与混配料熔体流动速率之差≤0.3g/10min(190℃、5kg条件下)

—变化率≤原料的30％(190℃、2.16kg条件下)按管材系列（S）确定的管材公称壁厚（mm）工作压力PD=0.4MPa

工作压力PD=0.6MPa

公称外径(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管公称外径(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管100.50.80.8100.60.81.0121.31.31.3121.31.31.3161.31.81.3161.31.81.5201.31.91.5201.31.92.0251.31.92.0251.51.92.3工作压力PD=0.8MPa

工作压力PD=1.0MPa

公称外径(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管公称外径(mm)

PB管PE-Xc管PE-RT管100.81.01.2101.01.21.4121.31.31.4121.31.41.7161.31.82.0161.82.02.2201.31.92.3201.92.32.8251.52.32.8252.32.83.5六、热水系统分、集水器及附件的选用和设计1.分水器、集水器直径应不小于总供回水管直径，且最大断面流速不宜大于0.8m/s。每个分水器、集水器分支环路不宜多于8路。每个分支环路均应可单独关断。2.分水器、集水器应安装下列阀门和附件，其安装位置可参考下面附表。（1）主管关断阀、过滤器、泄水阀、排气阀，以及支路关断阀或调节阀；（2）采用分户热计量的系统应安装相应的热计量装置；（3）采用分户或分区域总体温控的系统，以及分环路或分室温控的系统，应在相应位置安装由室温控制的自动调节阀；（4）当采用预制轻薄供暖板时，还应安装螺旋脱气除污器。3.在分水器的总进水管与集水器的总出水管之间宜设置旁通管，旁通管上应设置阀门。4.分水器、集水器上应设置手动或自动排气阀。直接供暖系统示意注：分水器、集水器上下位置，热计量装置设置在供水管或回水管，均为示意，可根据工程情况确定采用两通阀的混水系统

七、热水系统管道水力计算

1.加热管的压力损失△P（Pa），可按下式计算：

△P=△Pm+△Pj

沿程压力损失△Pm：

△Pm=λPa

局部压力损失△Pj：

Pj＝Pa

式中：λ—管道摩擦系数；

d—管道内径（m）；

—管道长度（m）；

ρ—水的密度（㎏／m3）；

υ—水的流速（m/s）；

ζ—局部阻力系数。

2.塑料管的摩擦系数，可近似统一按下式计算：

.

式中λ－摩擦阻力系数；

b－水的流动相似系数；

b＝1＋

式中Res为阻力平方区的临界雷诺数，

ke－管子的当量粗糙度，m，对塑料管，ke=1×10-5m；

di－管子的计算内径，m

di=0.5(2do＋do－4s－2s)（2）

式中do－管外径，m；

do－管外径允许误差，m；

s－管壁厚，m；

s－管壁厚允许误差，m。

Rep－实际雷诺数，Rep=,其中为水的流速，m/s；为与温度有关的运动黏度，m2/s。

3.加热管的局部压力损失应通过计算确定，加热管局部阻力系数ξ值可按附录E－3选用。4.每套分、集水器环路（自分水器总进水管阀门起，至集水器总出水管阀门为止）的总压力损失（不包括热量表和恒温阀的局部阻力），不宜超过30kPa。

八、热计量和室温控制

1、新建住宅热水供暖系统,应设置分户热计量和温度控制装置。

2、低温热水地面辐射供暖系统的分户热计量,应符合下列要求：

（1）应采用共用立管的分户独立系统形式；

（2）热量表前应设置过滤器；

（3）供暖系统的水质,应符合国家现行标准《工业锅炉水质》（GB1576）的要求；

（4）共用立管和入口装置,宜设置在管道井内；管道井宜邻楼梯间或户外公共空间。

（5）每一对共用立管在每层连的户数不宜超过3户。

3、低温热水地面辐射供暖系统室内温度的控制,可选取如下列出的一种方式：

（1）在加热管与分、集水器的接合处,分路设置调节性能好的阀门,通过手动调节来控制室内温度；

（2）在加热管与分、集水器的接合处，分路设置远传型自力式或电动式恒温控制阀,通过各房间内的温度控制器控制相应回路上的调节阀，使室内温度自动保持恒定。调节阀也可内置于集水器中。采用电动控制时，房间温控器与分、集水器之间应预埋电线。

（3）在各个房间的加热管（加热管局部沿墙槽抬高至1.4m）上装置自力式恒温控制阀，使室温保持恒定。

4、低温热水地面辐射供暖系统应在热源处设置供热温度调节控制装置。

总体（分户）控温示意图

分环路（分室）控温示意图

混水系统分户控温示意图

地暖设计注意事项

地暖在我国还是一种新型的家庭采暖方式，特别在中部及长江以南地区，地暖设计安装还不够成熟规范，但地暖在我国已经得到了广泛的运用，而且地暖采暖的需求还在不断的增长，未来会有更多的家庭用户选择地暖，在地暖设计安装中我们应当如何保证地暖的质量和使用效果，下面根据一些设计单位多年以来的地暖设计经验，分析一下在地暖设计安装中我们要注意哪些事项。地暖设计注意事项一：地暖产品设计要适合

地暖产品的设计很重要，就拿集中供暖系统来讲，为了更好的控制地暖所需的供水温度，就需要设计混水降温装置，可是有很多公司为了降低成本在地暖设计时不设计混水降温装置，只是以通过调节集水器上的调节阀控制水流量，这样的做法是不符合设计要求的，为了保证地暖系统日后安全合理的运行一定要根据供暖系统进行产品设计。地暖设计注意事项二：温控设计要适度

地暖的节能最大化主要体现在温控系统上，是不是温控系统用越多越好呢?如果户型较小的话，温控系