供热工程-辐射采暖

供热工程

GONGREGONGCHENG第五章辐射采暖

目录第一节辐射采暖基本概念第二节热水辐射采暖系统第三节辐射采暖系统的设计计算123第四节其他辐射采暖4第一节辐射采暖基本概念散热器采暖是多年来建筑物内常见的一种采暖形式。散热器主要是靠对流方式向室内散热，对流散热量占总散热量的50％以上。而辐射采暖是利用建筑物内部顶棚、墙面、地面或其它表面进行供暖的系统。辐射采暖系统主要靠辐射散热方式向房间供应热量，其辐射散热量占总散热量的50％以上。辐射采暖是一种卫生条件和舒适标准都比较高的供暖形式，和对流采暖相比，它具有以下特点：1.1辐射采暖的定义1.2辐射采暖的特点

课题1辐射采暖基本概念（1）对流采暖系统中，人体的冷热感觉主要取决于室内空气温度的高低。而辐射采暖时，人或物体受到辐射照度和环境温度的综合作用，人体感受的实感温度可比室内实际环境温度高2～3℃左右，即在具有相同舒适感的前提下，辐射采暖的室内空气温度可比对流采暖时低2～3℃。（2）从人体的舒适感方面看，在保持人体散热总量不变的情况下，适当地减少人体的辐射散热量，增加一些对流散热量，人会感到更舒适。辐射采暖时人体和物体直接接受辐射热，减少了人体向外界的辐射散热量。而辐射采暖的室内空气温度叉比对流采暖时低，正好可以增加人体的对流散热量。因此辐射采暖对人体具有最佳的舒适感。课题1辐射采暖基本概念（3）辐射采暖时沿房间高度方向上温度分布均匀，温度梯度小，房间的无效损失减小了。而且室温降低的结果可以减少能源消耗。（4）辐射采暖不需要在室内布置散热器，少占室内的有效空间，也便于布置家具。（5）减少了对流散热量，室内空气的流动速度也降低了，避免室内尘土的飞扬，有利于改善卫生条件。（6）辐射采暖比对流采暖的初投资高。课题1辐射采暖基本概念按照不同的分类标准，辐射采暖的型式比较多，如表5-1所示1.3辐射采暖的分类课题1辐射采暖基本概念

辐射采暖系统分类表表5-1分类根据名称特征板面温度低温辐射中温辐射高温辐射板面温度低于80℃板面温度等于80～200℃板面温度高于500℃辐射板构造埋管式风道式组合式以直径15～32mm的管道埋置于建筑结构内构成辐射表面利用建筑构件的空腔使热空气在其间循环流动构成辐射表面利用金属板焊以金属管组成辐射板辐射板位置顶棚式墙壁式地板式以顶棚作为辐射采暖面，加热元件镶嵌在顶棚内的低温辐射采暖以墙壁作为辐射采暖面，加热元件镶嵌在墙壁内的低温辐射采暖以地板作为辐射采暖面，加热元件镶嵌在地板内的低温辐射采暖热媒种类低温热水式高温热水式蒸汽式热风式电热式燃气式热媒水温度低于100℃热媒水温度等于或高于100℃以蒸汽(高压或低压)为热媒以加热以后的空气作为热媒以电热元件加热特定表面或直接发热通过燃烧可燃气体在特制的辐射器中燃烧发射红外线课题1辐射采暖基本概念1.3.1低温辐射采暖低温辐射采暖的主要型式有金属顶棚式；顶棚、地面或墙面埋管式；空气加热地面型式；电热顶棚式和电热墙式等，其中低温热水地板辐射采暖近几年得到了广泛的应用。它比较适合于民用建筑与公共建筑中考虑安装散热器会影响建筑物协调和美观的场合。1.3.2中温辐射采暖中温辐射采暖通常利用钢制辐射板散热。根据钢制辐射板长度的不同，可分成块状辐射板和带状辐射板两种形式。

1.3.3高温辐射采暖高温辐射采暖按能源类型的不同可分为电红外线辐射采暖和燃气红外线辐射采暖。电红外线辐射采暖设备中应用较多的是石英管或石英灯辐射器。石英管红外线辐射器的辐射温度可达990℃。其中辐射热占总散热量的78％。辐射板的分类

图5—1与建筑结构结合的辐射采暖板（合体式）图5—2贴附于建筑结构表面（a）埋管式；（b）风道式的辐射采暖板（贴附式）1—防水层；2—水泥找平层；3—保温层；4—采暖辐射板；1—隔热层；2—加热管5—钢筋混凝土板；6—加热管（流通热媒的钢管）；7—抹灰层辐射板的分类图5—2贴附于建筑结构表面的辐射采暖板（贴附式）1—隔热层；2—加热管辐射板的分类

(a)波状辐射板(b)平面辐射板

图5—3悬挂式辐射板（单体式）

１—热（供冷）管；2—档板；3—平面辐射板；

4—隔热层；5—波纹状辐射板辐射板的分类

图5—4单体式辐射板的安装1—悬挂式辐射板；2—悬挂式靠墙辐射板辐射板的分类

图5—6双面散热的窗下辐射板1—隔热层；2—对流通道；3—采暖辐射板课题2低温热水地板辐射采暖系统对于低温热水地板辐射采暖管材的要求有以下几个方面：（1）加热管管材生产企业应向设计、安装和建设单位提交下列文件：1）国家授权机构提供的有效期内的符合相关标准要求的检验报告；2）产品合格证；3）有特殊要求的管材，厂家应提供相应说明书。（2）低温热水系统的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。（3）塑料管或铝塑复合管的公称外径、壁厚与偏差，如表5-2。加热管质量必须符合国家现行标准中的各项规定。2.1低温热水地板辐射采暖的加热管课题2低温热水地板辐射采暖系统塑料管或铝塑复合管的公称外径、壁厚与偏差表5-2管材公称外径内径最小壁厚管材公称外径内径最小壁厚交联铝塑管复合管（PAP）1612.71.65交联聚乙烯管（PEX）1613.41.32016.21.9020171.52520.52.252521.21.9聚丁烯管（PB）1613.41.3无规则共聚聚丙烯管（PP-R）1612.41.82017.41.32016.21.92522.41.32520.42.3课题2低温热水地板辐射采暖系统4）加热管外壁标识应按相关管材标准执行，有阻氧层的加热管宜注明。与其他采暖系统共用同一集中热源的热水系统、且其他采暖系统采用钢制散热器等易腐蚀构件时，塑料管宜有阻氧层或在热水系统中添加除氧剂。5）加热管的内外表面应光滑、平整、干净，不应有可能影响产品性能的明显划痕、凹陷、气泡等缺陷。(6)铜制金属连接件与管材之间的连接结构形式宜为卡套式或卡压式夹紧结构。连接件的物理力学性能测试应采用管道系统适用性试验的方法，管道系统适用性试验条件及要求应符合管材国家现行标准的规定。课题2低温热水地板辐射采暖系统加热管采取不同布置形式时，导致的地面温度分布是不同的。布管时，应本着保证地面温度均匀的原则进行，宜将高温管段优先布置于外窗、外墙侧，使室内温度分布尽可能均匀。加热管的布置形式很多，通常有以下几种形式，如图5-1、图5-2、图5-3所示。2.2低温热水地板辐射采暖系统的管路系统课题2低温热水地板辐射采暖系统图5-1直列形

图5-2回转形课题2低温热水地板辐射采暖系统图5-3往复形第二节热水辐射采暖系统

(a)(b)(c)

图5—11墙面采暖辐射板的加热管（a）用于带跨越管的单管系统；（b）用于双管系统；（c）用于垂直双线系统第二节热水辐射采暖系统

图5—12地面采暖辐射板的加热管（a）平行排管式；（b）蛇形排管式；（c）蛇形盘管式。第二节热水辐射采暖系统图5—13地面采暖辐射板中铝塑复合管的设置

1—面层；2—混凝土；3—加热管；4—锚固卡钉；5—隔热层和防水层；6—楼板7—侧面隔热层辐射采暖系统的管路系统设计要点

热水辐射采暖系统可采用上供式或下供式，也可采用单管或双管系统。窗下辐射板可采用单管系统、双管系统或双线系统（见图5—11）。地面辐射板、顶面辐射板以及地面—顶面辐射板应采用双管系统，以利于调节和控制

辐射板水平安装时，其加热管内的水流速不应小于0.25m/s，以便排气。应设排气阀和放水阀。图5—15表示了下供上回式双管系统中的辐射板与管路连接方式。此系统有利于排除辐射板中的空气。辐射板1并联于供水立管2和回水立管3之间，可用阀门4独立地关闭、用放水阀5放空和冲洗。图5—15下供上回双管系统中的地面—顶面采暖辐射板

1—地面—顶面采暖辐射板；2—供水立管；3—回水立管；4—关闭调节阀；5—放水阀；墙面采暖辐射板可按图5-11的型式采用单管、双管或双线系统。还可以只在建筑物的个别房间（例如公用建筑的进厅）装设混凝土辐射板。在这种情况下热水采暖系统的设计供回水温度根据建筑物主要房间的采暖条件确定。个别房间如安装窗下辐射板，可连到供水管上；如安装顶面、地面辐射板，可连到回水管上图5—16给出了一个大厅两块地面采暖辐射板1连到热水采暖系统回水干管6上的情况。从回水干管6流来的采暖系统回水温度比较低，正好适合地面采暖辐射板要求热媒温度较低的条件。经辐射板散热后再流回热源。不仅美观、充分利用了回水的能量，而且解决了一层大厅需要散热器面积多、布置困难的问题。

图5—16地面采暖辐射板与回水干管的连接

1地面采暖辐射板；2—集气罐；3—温度计；

4—阀门;5—回热源的回水干管;6—来自采暖系

统的回水干管;7—旁通管上的调节阀;8—放水阀课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算辐射板表面的平均温度（tRj）。一般不应超过下列数值地面辐射板(经常有人停留)tRj=24～26℃地面辐射板(短期有人停留)tRj＝28～30℃地面辐射板(无人停留)tRj=35～40℃顶面辐射板(房高2.5～3.0m时)tRj=28～30℃顶面辐射板(房高3.l～4.0m时)tRj＝36℃墙面辐射板(离地l.0m以内者)tRj=35℃墙面辐射板(离地l.0～3.5m者)tRj=45℃3.1辐射板的表面温度课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算加热管的压力损失，可按下列公式计算：3.2盘管的水力计算（5-1）（5-2）

（5-3）课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算式中——加热管的压力损失，Pa；

——摩擦压力损失，Pa；——局部压力损失，Pa；——摩擦阻力系数；——管道内径，m；

——管道长度，m；

——水的密度，kg/m3；

——水的流速，m/s；

——局部阻力系数。

辐射采暖系统水力计算过程与对流采暖系统相同，只是要求每套分水器、集水器环路的总压力损失不宜大于30kPa，需要加以校验。课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算（1）辐射采暖的系统热负荷的常用的计算方法有二种：1）修正系数法3.3地面辐射板供热量的计算（5-4）式中

——辐射采暖热负荷，W;——对流采暖热负荷，W，参见第一章计算方法。——修正系数，低温辐射系统＝0.9～0.95。

课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算2）降低室内温度法该方法也同对流采暖热负荷计算方法一样，进行热负荷计算，只是将市内空气的计算温度降低2～6℃，对于低温辐射采暖系统，一般可降低2℃。局部地面辐射采暖系统的热负荷，可按整个房间全面辐射采暖所算得的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值和表5-3中所规定的附加系数确定。进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为界分区，分别计算热负荷和进行管线布置。敷设加热管的建筑地面，不应计算地面的传热损失。计算地面辐射采暖系统热负荷时，可不考虑高度附加。分户热计量的地面辐射采暖系统的热负荷计算，应考虑间歇采暖和户间传热等因素。课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算局部辐射采暖系统热负荷的附加系数表5-3采暖区面积与房间总面积比值0.550.400.25附加系数1.301.351.50课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算（2）板面的传热计算单位地面面积的散热量应按下列公式计算：（5-5）（5-6）

（5-7）课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算式中

——单位地面面积的散热量，W/㎡；——单位地面面积辐射传热量，W/㎡；——单位地面面积对流传热量，W/㎡；-----地表面平均温度，℃；-----室内非加热表面的面积加权平均温度，℃；-----室内计算温度，℃。课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算3）地板辐射采暖设计时应注意的问题：1）和任何热水采暖系统一样，低温辐射采暖系统也要求有适宜的水温和足够的流量。管网设计时各并联环路应达到阻力平衡，推荐采用同程式布置。2）盘管可以由弯管、蛇形管或排管构成。为了确保流量分配均匀，支管的长度必须大于联箱的长度，否则应采用串-并联连接方式。3）应注意防止空气窜入系统，盘管中应保持一定的流速，一般不应低于0.25m/s，以防空气聚积，形成气塞。4）尽可能不要在平顶内装置排气设施。5）必须妥善处理管道和敷设板的膨胀问题，管道膨胀时产生的推力，绝对不允许传递给辐射板。课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算6）埋置于混凝土或粉刷屋中的排管，禁止使用丝扣和法兰连接。7）顶面辐射板应靠外墙布置，距外墙1.5m范围内的供热量。一般不宜少于外墙热负荷的50％。8）系统的供水温度和供回水温度差，一般可按表5-4采用。供水温度和供回水温度差表表5-4辐射板型式供水温度/℃供回水温度差/℃地面（混凝土）38～556～8地面（土地板复面）65～8215顶棚（混凝土）49～556～8墙面（混凝土）38～556～8钢板65～82课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算（1）地面构造根据目前国内外低温热水地板辐射采暖系统的现状，推荐了一种目前普遍采用的地面构造形式。地面构造示意图如图5-4、图5-5所示。3.4低温热水地板辐射采暖施工安装要点课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算图5-4楼层地面构造示意图

图5-5与土壤相邻的地面构造示意图

课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算地面构造由楼板或与土壤相邻的地面、绝热层、加热管、填充层、找平层和面层组成，并应符合下列规定：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）对卫生问、洗衣间、浴室和游泳馆等潮湿房间，在填充层上部应设置隔离层。3）与土壤相邻的地面．必须设绝热层．且绝热层下部必须设置防潮层。直接与塞外空气相邻的楼板。必须设绝热层。地面辐射采暖系统绝热层采用聚苯乙烯泡沫塑料板时，其厚度不应小于表5-5的规定值；采用其他绝热材料时，可根据热阻相当的原则确定厚度。为了减少无效热损失和相邻用户之间的传热量，本条给出了绝热层的最小厚度，当工程条件允许时，宜在此基础上再增加10mm左右。课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算聚苯乙烯泡沫塑料板绝热层厚度（mm）表5-5楼层之间楼板上的绝热层20与土壤或不采暖房间相邻的地板上的绝热层30与室外空气相邻的地板上的绝热层40课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算（2）地板辐射采暖的施工安装施工安装前应具备的工作条件：1）进行低温地板辐射采暖系统安装的施工队伍必须持有资质证书，施工人员必须经过培训，特别是机械接口施工人员必须经过专业操作培训，持合格证上岗。2）建筑工程主体已基本完成．且屋面已封顶，室内装修的吊顶、抹灰已完成，与地面施工同时进行。设于楼板上(装饰面下)的供回水干管地面凹槽，已配合土建预留。

3）管道工程必须在入冬之前完成，冬季不宜施工。

4）施工前已经过设计、施工技术人员、建设单位进行图纸会审，施工单位对施工人员进行过技术、质量、安全交底。

5）材料已全进场，电源、水源可以保证连续施工，有排放下水的地点。课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算（3）施工的工艺流程：1)清理地面2)铺设绝热板3)铺设加热盘管(PAP、XPAP、PP－R或PP－C、PE－X)加热盘管铺设的顺序是从远到近逐个环圈铺设，凡是加热盘管穿地面膨胀缝处，一律用膨胀条将分割成若干块地面隔开来，加热盘管在此处均须加伸缩节，伸缩节为加热盘管专用伸缩节，其接口连接以加热管品种确定。施工中须由土建工程事先划分好，相互配合和协调按图5-6自行选择。4)试压、冲洗5)回填豆石混凝土课题3低温热水地板辐射采暖系统的设计计算图5-6地热管路平面布置图1－膨胀带；2－伸缩节；3－加热管；4、5