空调制冷系统运行管理与节能 作者 唐中华 第十五章 低温热水地板辐射采暖技术

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第二章冷水机组的运行管理

第三章空调系统辅助设备的运行管理

第四章供热系统的运行管理

第五章锅炉的运行管理

第六章水质管理

第七章空调自动控制系统的运行管理

第八章冷藏库制冷系统

第九章制冷安全技术及系统运行管理

第十章制冷装置的维护和检修第十一章供热空调系统节能概述

第十二章机器设备的节能

第十三章冷热电联产技术

第十四章暖通空调中的余热利用

第十五章低温热水地板辐射采暖技术第十五章低温热水地板辐射采暖技术第一节概述

第二节低温热水地板辐射采暖的材料

第三节低温热水地板辐射采暖的设计

第四节采用低温热水地板辐射采暖的住宅小区的热源及室外管网问题

第五节低温热水地板辐射采暖的结构及实施的主要问题第一节概述一、低温热水地板辐射采暖的特点

(1)舒适性强辐射散热是最舒适的采暖方式，室内地表温度均匀，室温由下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉；空气对流缓慢，室内十分洁净，温度梯度小；能改善血液循环，促进新陈代谢。

(2)不占用使用面积室内取消了暖气片及其支管,增加了使用面积，便于装修和家具布置。

(3)高效节能

1)该系统可利用低温热水。

2)辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高。

3)热量集中在人体受益的高度内；热媒低温传送，传送热损失小。第一节概述(4)热稳定性好由于地面层及混凝土层蓄热量大，热稳定性好;间歇供暖，室温波动小。

(5)可按户计量收费地板供暖供回水为双管系统，只需在每户的分水器前安装热量表，即可实现按户计量。

(6)造价相对常规暖气片系统偏高

二、低温热水地板辐射采暖系统成立的技术基础

1)多数住宅已达到节能标准，总的热负荷降低，低温热水地板辐射采暖方式造价高的矛盾相对减少。

2)窗下不设散热器的条件已经形成。

3)交联聚乙烯管的技术较为成熟。

4)小巧、可靠的转球阀门技术成熟。第二节低温热水地板辐射采暖的材料一、管材

综合考虑使用年限、热媒的温度和工作压力、系统的水质要求、材料的供应条件、投资和费用等因素，可用作地板辐射采暖加热管的材料有：交联聚乙烯管(PEX)、聚丁烯管(PB)、三型聚丙烯管(PPR)、铝塑复合管(PEX／AL／PEX)以及铜管。表15-1各种管道统计(单位：万m)第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-2管材的物理力学性能2.对铝塑复合(PEX/AL/PEX)管，还有以下要求：

(1)AL层，最小抗拉强度80MPa(23±1)℃，断裂延伸率大于等于24%。

(2)胶粘层，胶粘剂熔点高于20℃。第二节低温热水地板辐射采暖的材料(3)胶粘强度，常温下剥离时均不得出现脱胶现象。

3.三型聚丙烯(PPR)管应具有添加金属离子钝化剂(抑制剂)的证明文件。第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-3管材的外径、壁厚及公差二、各种塑料管材的性能第二节低温热水地板辐射采暖的材料在低温热水地板辐射采暖工程中，由于采暖散热管一次性埋在地板内(混凝土层)，维修困难，因此对其质量要求特别严格，选择性能优良的管材是非常重要的一个环节。

1.PE(聚乙烯)管材

2.PB(聚丁烯)管材

3.PEX／AL／PEX管材(铝塑复合管)

4.PP(聚丙烯)管材

5.PEX(交联聚乙烯)管材表15-4PEX与PE性能比较表三、塑料管材采用的标准第二节低温热水地板辐射采暖的材料管材检验标准有德国标准化协会DIN16892—2000《交联高密度聚乙烯管材的总体质量要求和测试标准》，国家推荐标准GB／T17219—1998《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。表15-5常用塑料管材所执行的标准及相关规定四、塑料管材的使用寿命第二节低温热水地板辐射采暖的材料按ISO10508标准的要求，冷热水输送系统用热塑性管材共分五级，每个级别均对应一个特定的应用范围及50年的设计寿命，见表15⁃6。表15-6管材的使用分级第二节低温热水地板辐射采暖的材料五、塑料管材的选择

塑料管材的选择其实是根据使用条件选择不同管材的壁厚，可以根据以下方法进行选择。

1)根据管材的使用条件，运行水温及频率，选择确定使用条件等级，参见表15-6。

2)根据初选管材材质，确定管材的许用设计环应力σD。表15-7加热管材的许用设计环应力(单位：MPa)3)根据许系统工作压力PD和允许设计环应力允许设计环应力计算出SCALC，MAX值，根据S值应小于SCALC，MAX的原则，初选管材系列S。第二节低温热水地板辐射采暖的材料4)在所选管材系列中，按管材的公称外径，查表15-8～表15-10确定所需最小壁厚。

5)按壁厚检验初选管材是否合理。第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-8PEX管的值和最小壁厚选择第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-8PEX管的值和最小壁厚选择第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-9PB管的值和最小壁厚选择第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-9PB管的值和最小壁厚选择第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-10PPR管的值和最小壁厚选择第二节低温热水地板辐射采暖的材料表15-10PPR管的值和最小壁厚选择第三节低温热水地板辐射采暖的设计一、低温热水地板辐射采暖的主要技术参数及设计说明

1)地板采暖结构层厚度：公共建筑大于等于90mm，住宅大于等于70mm(不含地面层及找平层)。

2)热媒温度小于等于65℃(最高水温80℃)。

3)供回水温差8～15℃。

4)交联聚乙烯(PEX)管工作压小于等于0.8MPa；铝塑复合管(PE／AL／PEX)工作压力小于等于2.5MPa。

5)地板采暖结构承受荷载小于等于2000kg/m2，若大于2000kg/m2，应采取相关措施。

6)在供水干管上应设过滤网，以防异物进入供暖系统内。

7)低温热水地板采暖散热量与地板材质、供回水温度、管间距、室内设计温度等因素有关。第三节低温热水地板辐射采暖的设计二、低温热水地板辐射采暖室内实感温度与采暖热负荷计算

1.室内实感温度图15-1楼板向下传热量计算图第三节低温热水地板辐射采暖的设计2.房间热负荷

1)集中热源(集中供热或个体锅炉房供热)系数为1.3。

2)分户独立热源(燃气壁挂炉)系数为1.5。表15-11局部区域辐射采暖耗热量的计算系数三、地板表面与室内空气和其他围护结构表面的换热

对于地板表面，对流换热和辐射换热同时进行，由于室内空气不以散热、吸收和再发射等形式参与辐射，因此，对流换热和辐射换热可认为是相对独立的，可以按式(15⁃5)、式(15⁃6)计算。

四、系统设计第三节低温热水地板辐射采暖的设计低温热水地板辐射采暖系统热媒必须采用低温热水，供回水温度应计算确定，但不宜超过60℃，供回水温差不宜超过10℃，供回水平均温度宜控制在35～55℃。

1)经常有人停留的地面：24～26℃。

2)短期有人停留的地面：28～30℃。

3)无人停留区域：35～40℃。第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-12地面层为木地板的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-12地面层为木地板的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-13地面层为水泥、陶瓷砖、水磨石或石料的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-13地面层为水泥、陶瓷砖、水磨石或石料的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-14地面层为塑料类材料的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-14地面层为塑料类材料的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-15地面层以上铺地毯的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-15地面层以上铺地毯的散热量第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-1660℃时管道单位长度的水头损失(单位：kPa/m)第三节低温热水地板辐射采暖的设计表15-1660℃时管道单位长度的水头损失(单位：kPa/m)第三节低温热水地板辐射采暖的设计五、热媒集配装置、加热管及附件的设计图15-2热媒集配装置安装简图

1—调节阀2—除污器3—流量表(热表)

4—温度计5—压力表接头管帽6—排气阀

7—支架8—活接头第三节低温热水地板辐射采暖的设计图15-3干式铺砌地板采暖做法第三节低温热水地板辐射采暖的设计图15-4湿式铺砌地板采暖做法第三节低温热水地板辐射采暖的设计图15-5地板采暖构造图1)楼板上部：30mm。第三节低温热水地板辐射采暖的设计2)土壤上部：40mm。

3)沿外墙周边：20mm。图15-6地板采暖布管示意图第三节低温热水地板辐射采暖的设计图15-7正反方向运行的热水地板采暖方式六、高层建筑低温热水地板辐射采暖的设计第三节低温热水地板辐射采暖的设计总的说来，地板辐射采暖系统的承压能力较低，工作压力一般不大于0．8MPa。

1)一机两用，可以同时解决采暖和生活热水，取消建筑内集中的热水供应系统。图15-8高层建筑地板采暖方式第三节低温热水地板辐射采暖的设计2)隔断压力，使得在设计建筑的供热系统时不必考虑压力分区。

3)供暖和生活热水合二为一，但供热主管的设计必须合理考虑生活热水的负荷。

4)室外管网和室内供热管主管道仍为高温热水，与直接供应50～60℃的低温热水相比，循环水量小，管径小，如图15-8所示。第四节采用低温热水地板辐射采暖的住宅小区的热源及室外管网问题一、室外管网

低温地板辐射采暖可以提高舒适水平是可以肯定的，但是否节能则与很多因素有关，因为低温热水地板辐射采暖系统只是供热系统的末端系统，在住宅小区供热系统的设计中不能简单地认为，采用了低温热水地板辐射采暖就节约了能源，如果设计不好不但不节能反而造成能源浪费。

1)楼内设热交换站，户内为地板辐射采暖系统。

2)楼内设混水降温装置，户内为地板辐射采暖系统。

3)户内设小型的机电一体化的换热机组，同时满足户内的地板采暖和卫生热水供应。

4)户内设小型的机电一体化的混水降温装置，满足地板采暖系统对水温的要求，其原理如图15-9所示。第四节采用低温热水地板辐射采暖的住宅小区的热源及室外管网问题图15-9混水装置原理图二、以热泵为热源的低温热水地板辐射采暖系统第四节采用低温热水地板辐射采暖的住宅小区的热源及室外管网问题低温热水地板辐射采暖的主要优点是地上无可见的散热器，系统的供回水温度也较低，由热泵供热时热水地板采暖的供水温度通常为40～50℃，较采用风机盘管送热风时的供水温度低，从而降低了热泵机组的冷凝温度，提高了热泵机组的供热效率。图15-10根据典型房间温度进

行调节的热泵热水地板采暖装置原理图

1—典型房间2—房间恒温控制器3—热水地板采暖管系

4—循环泵5—热水循环分配管6—冷凝器

7—压缩机8—膨胀元件9—蒸发器第四节采用低温热水地板辐射采暖的住宅小区的热源及室外管网问题图15-11根据外界温度进行调

节的热泵热水地板采暖装置原理图

1—热水地板采暖管系2—外界温度传感器

3—调节装置4—回水温度传感器

5—热水循环分配管6—循环泵

7—冷凝器8—压缩机

9—膨胀元件10—蒸发器第四节采用低温热水地板辐射采暖的住宅小区的热源及室外管网问题图15-12个别房间由电磁阀根据外界温度进行调节的热泵热水地

板采暖装置原理图

1—带大窗的朝南房间2—房间恒温控制器3—电磁阀

4—热水循环分配管5—外界温度传感器6—循环泵

7—调节装置8—冷凝器9—压缩机10—膨胀元件

11—蒸发器12—回水温度传感器第五节低温热水地板辐射采暖的结构及实施的主要问题一、低温热水地板辐射采暖系统的结构

低温热水地板辐射采暖系统的结构如图15⁃13所示。

二、实施的主要问题

1)低温热水地板辐射采暖系统的造价高于一般采暖系统。

2)从技术方面看，地板辐射采暖在住宅中的应用需占用最小60mm的标高，建筑层高需要每层增加60～100mm。

3)地板采暖属隐蔽性工程，可维修性较差，一旦通水管渗漏，需要专业公司用专业设备查漏和修复，因此必须把握好设计、选材、施工、成品保护四个环节。第五节低温热水地板辐射采暖的结