低温地板辐射采暖系统分析

　　摘要：本文从地板采暖特点，地板采暖加热管系统，地板采暖常用管材分析，管材壁厚计算，敷设方式，常见问题等方面分析了地板采暖系统。关键词：地板辐射采暖壁厚管材

　　中图分类号：TQ631.6文献标识码：A文章编号：

　　地板辐射采暖是以温度不高于60℃的热水作为热源，在埋置于地板下的盘管系统内循环流动，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。

　　一地板采暖特点

　　舒适。地板辐射采暖其室内地表温度均匀，室温由下而上随着高度的增加温度逐步下降，温度曲线符合人的生理需求，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清洁、卫生。地板辐射采暖的供暖原理为辐射导热，空气对流减弱，室内环境卫生清洁。

　　3辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，热量集中在人体受益的高度内；传送过程中热量损失小。与其他供暖方式相比，较为节能，节能幅度约为10%-20%

　　地板采暖节省空间，解决了高大空间、大外窗等无法布置暖气片的问题。

　　楼板增厚。地板埋管建筑面层增加8-14cm，占用建筑层高，楼体负荷加重。

　　地面二次装修时，易损坏地下管线，对地面的装饰材料有一定要求，如铺设木地板则有干裂的麻烦，最好选用地砖或复合地板。

　　设定温度不能太高，否则会大大降低输送管道的使用寿命

　　对于埋管复杂的区域、地面面积不满足敷设管线条件时，往往要借助其他形式的敷设设施

　　室温的温升比散热器系统。

　　二地板采暖加热管系统设计

　　1.地板采暖系统水温不宜过高，个人建议程上可采用55℃/45℃水温。

　　2.地板采暖一个分集水器上的回路不超过8个，每个回路近量平衡，长度宜不超过100m。

　　4.加热管的水流速不应小于0.25m/s。

　　5.地板采暖系统工作压力不大于0.8MPa.

　　6.负荷较大的卫生间，加热管不能满足要求时，需要设计其他辅助采暖设施。

　　三地板采暖管材分析

　　目前市场上地热安装管材有，非交联耐热聚乙烯管PE-RT，交联聚乙烯管PEX，聚丁烯管PB，无规共聚聚丙烯管PP―R。

　　1.长期耐压性能：仅从设计应力上讲，PB的耐压性能最佳。但由于各方面的因素，地板采暖管的实际壁厚通常为2mm。而在这个壁厚下各类管材均能满足地板采暖的要求，PB管耐压优势体现不出来。2.柔软性：PB、PE-RT和PE-X较为柔软。可盘曲，不需要接头。而PP-R较硬，不能盘曲，做地板采暖，需要很多接头，成本提高、不安全因素也相应提高。3.导热性：用于地板采暖的管材需要有好的导热性。PE-RT和PE-X的导热性能较好，导热系统0.4w/m.k，高于PPR的0.22w/m.k和PB的0.17w/m.k.，导热系数高，散热量提高减少盘管长度，节约造价

　　4.耐低温冲击性：PE-RT、PB和PE-X的耐低温冲击性比较好。冬季施工时管材不易受到冲击而破裂，增加了施工安排的灵活性。而PP-R耐低温性能较差给冬季施工增加困难：5.环保性：PE-RT、PB及PP-R可以回收利用，不污染环境。而PE-X不能回收产生二次污染。6.加工性能稳定性：PE-X存在控制交联度和交联均匀度等问题，加工复杂且加工直接影响管材性能。而PE-RT、PB和PP-R加工简便，管材性能基本上由原料来决定，性能比较稳定。

　　综和以上几点PERT管在地板采暖上性能较好，PP-R管不适宜做地板采暖。

　　四管材壁厚计算

　　管道在内压作用下产生三个方向的应力，轴向，径向和环向，环向应力最大，计算公式如下：σ=P・D/2e（1）

　　上式中：σ环向应力(MPa)

　　D管径(mm)

　　P管内压力(MPa)

　　e管壁厚(mm)

　　显然，管材的许用设计应力σD应该不小于管道所承受的环向应力。即：

　　σD≥σ。

　　将式（1）变换用以确定管壁厚度的形式，可得式（2）。

　　e≥P・D/2σD(2)

　　各种塑料类管材的设计许用应力σD

　　使用条件分级124520℃/50年

　　PB管5.735.045.464.3110.92

　　PE-X管3.853.544.003.247.60

　　PP-R管3.092.133.301.906.93

　　PE-RT管3.062.153.342.027.36

　　上表中地板采暖的使用条件级别为4级。通过计算算出壁厚后，还应满足《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142―2004）中的规定：对于管径≥15mm的管材壁厚不应小于2.0mm。

　　五埋管铺设方式及其特点

　　目前，低温地板辐射采暖埋管铺设方式根据供回水管的位置关系大致可分为直列、往复和回转三种形式。

　　供回水管直列形铺设方式，适用于家庭的大多数地热供暖装置，具有局部小区域内温度非常均匀、适应地板结构类型广、易于安装等特点。并且，该埋管铺设方式通过改变管心距可以满足不同的热负荷要求。需要注意的是，工程实践中直列铺设需采用容易弯曲的管子。

　　供回水管往复铺设方式，供水和回水管在回路平面布置敷设中相互平行，适合于有较高热负荷需求的空间区域，如大型会议室等。该种铺设方式在整个供暖区域提供了一个较为均匀的温度环境，但在小的区域内有较高的温度变化。

　　回转式，适合于有较高热负荷需求的普通房屋。该种埋管铺设没有锐利的弯头，也允许埋管以小管心距进行敷设，也没有埋管交错问题，能有效克服地板采暖运行管理中可能出现的刚性问题。因此在实际工程中，埋管铺设广泛采用回转式。

　　直列式往复式回转式

　　六地板采暖应注意的问题

　　1.爆管。产生问题的主要原因为进水温度过高、管子有接头。以高温水进入地板采暖系统，导致管间温度过高，管子原有的间距已经不能满足散热要求，时间长了就会导致爆管。施工过程中不慎将管子损伤，导致管子产生接头，这就给爆管提供了条件；当接头质量不好时，在长时间的供热运行过程中就会爆管。因此，地板采暖系统必须有确保进水温度的控制措施，使得进水温度应该保证在60℃以内，供热系统的工作压力不超过0.8MPa。另外，施工中要密切注意保护埋管，在管子上部施工时应该搭设路架并确保路架的稳定性，使得管子不出现任何接头。

　　2.房间热力不均衡。由于热水管网路径不一致导致热水流动阻力差异使得房间局部热量不均衡，有些地方过热而有些地方过冷，所以设计中要确保分集水器每个回路管长均衡，每个回路长度控制在100米以下。

　　3.地板空鼓甚至开裂。在混凝土垫层在施工时，没有采取必要可靠的预防措施，使得混凝土强度等级及稳定性达不到地板采暖的要求，在长时间供热的情况下，某些热量积聚的部位在温度热应力作用下混凝土垫层就会膨胀而最终致使地板起鼓、开裂。因此，混凝土垫层在施工时，要求采取可靠的预防措施。一般情况下，混凝土垫层采用混凝土巾加钢丝网，并在混凝土中加入必要的膨胀剂，这样就能增加垫层的稳定性和耐热性能。

　　结论本文从地板采暖特点，地板采暖系统，地板采暖常用管材分析，壁厚计算，敷设方式，常见问题等方面分析了地板采暖系统。地板采暖作为一种热舒适性优越、高效节能的采暖方式，在严寒地区、寒冷地区有着广阔的应用前景，正逐渐受到人们的重视并加以广泛应用。本文来自《低温物理学报》杂志