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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2011-07-22 08:29 熱度:
摘要:地板采暖作為熱舒適性優越、高效節能的采暖方式,正逐漸受到人們的重視并加以廣泛應用。本文從地板采暖結構布置形式、埋管鋪設方式和熱源供給方式簡要論述了地板采暖技術,并指出了在地板采暖在方案設計和運行管理過程中可能存在的爆管、房間熱力不均衡和地板空鼓甚至開裂等問題并簡要給出了一些解決方法。
關鍵詞:地板采暖;輻射;熱舒適性
1 前言
我國地處亞熱帶,根據一月份和七月份的平均氣溫,我國境內大致分成了嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區這五個建筑氣候區。傳統上嚴寒地區和寒冷地區,如東北、西北、華北以及青藏高原,冬季氣溫普遍較低,是典型的采暖地區。長江中下游流域夏熱冬冷,雖然長江流域最冷月平均溫度O~8℃,屬于非采暖區,但隨著人們生活品質的提高,該地區冬季供暖問題正越來越受到人們的關注[1]。因此,在我國,迫切需要發展一種新型、舒適、節能的采暖方式。在此背景下,地板采暖(又稱低溫地板輻射采暖)正逐漸受到人們的重視并加以廣泛應用[2-4]。
地板采暖是一種具有久遠歷史的采暖方式,早在古羅馬時期就有了火地采暖的建筑,如圖1所示[5];在我國古代,也曾有過此種采暖方式的建筑,例如始建于明代的北京故宮就在多處采用了大面積地炕,利用煙道從較遠處熱源輸送熱煙氣來加熱地面;東北地區沿用至今的火炕火墻等都可以說是地板采暖最初的形式。如今地板采暖是通過埋設于地板下的加熱管——地暖專用管或發熱電纜,把地板加熱到表面溫度18至32℃,均勻地向室內輻射熱量地板采暖而達到采暖效果。與傳統的采暖方式相比,如今低溫地板輻射采暖更有利于營造健康、舒適的室內空間環境,具有房間溫度分布均勻、熱舒適性好、高效節能、空間節省、熱穩定性和維護費用低等獨特優點。
圖1公元前大約80年的羅馬式火炕供暖裝置[5]
2低溫地板輻射采暖設計
埋管鋪設方式、熱源供給方式和埋管結構布置形式是影響低溫地板輻射采暖運行控制、房間熱舒適以及建筑能耗的重要因素,是地板采暖設計中需要考慮的重要問題。為此,本文將針對這些問題進行論述。
2.1埋管鋪設方式及其特點
目前,低溫地板輻射采暖埋管鋪設方式根據供回水管的位置關系大致可分為蛇形、簡易并行和螺旋式并行[5],如圖2所示。
供回水管蛇形鋪設方式,適用于家庭的大多數地熱供暖裝置,具有局部小區域內溫度非常均勻、適應地板結構類型廣、易于安裝等特點。并且,該埋管鋪設方式通過改變管心距可以滿足不同的熱負荷要求。需要注意的是,工程實踐中蛇形鋪設需采用容易彎曲的管子。
供回水管簡易并行鋪設方式,供水和回水管在回路平面布置敷設中相互平行,適合于有較高熱負荷需求的空間區域,如教堂、大型會議室等。該種鋪設方式在整個供暖區域提供了一個較為均勻的溫度環境,但在小的區域內有較高的溫度變化。
螺旋式并行鋪設方式是簡易并行鋪設方式的變種,適合于有較高熱負荷需求的普通房屋。該種埋管鋪設沒有銳利的彎頭,也允許埋管以小管心距進行敷設,也沒有埋管交錯問題,能有效克服地板采暖運行管理中可能出現的剛性問題。因此在實際工程中,埋管鋪設廣泛采用螺旋式并行鋪設方式。
圖2埋管鋪設方式:
2.2埋管結構及其布置形式
低溫熱水地板輻射采暖埋管結構一般由埋管結構層、隔濕層、絕熱層和覆蓋層組成。
埋管結構層主要分為木制地板結構和混凝土地板結構兩種,一般工程實踐中采用埋管設于混凝土的做法;絕熱層一般多用聚苯乙烯泡沫板材等保溫材料做成以減少熱量向下傳遞損耗;
隔濕層則防止水進入絕熱層;覆蓋層指的是用戶根據自己的裝飾需求在地板上鋪設的地板或地毯,當設有覆蓋層時,因其熱阻較大,會使傳熱效率降低。圖3給出了低溫熱水地板輻射采暖埋管結構[6],圖3(a)為設置在底層的埋管結構,圖3(b)是設于樓板之上的帶保溫層的埋管結構,圖3(c)則是設于樓板之上不帶保溫層的埋管結構。
圖3低溫熱水地板輻射采暖埋管結構示意圖
2.3熱源供給方式及其特點
作為進入分水器之前的熱源供給方式,在目前地板供熱系統中主要采取的為:
(1)熱水直供式。這種方式較簡單,一般直接將熱水源通過水泵供給集水器,中間過程不需要接任何換熱設備。但是該方式不能調節、儲備能源,存在能源浪費,因此通常選用太陽能作為這種方式的熱源。
(2)熱源混合供給式。將太陽能和鍋爐熱水同時作為熱源,當太陽能不足時開啟鍋爐提供輔助熱源,當太陽能充裕時,則不使用鍋爐熱水。該方式可用換熱設備儲存太陽能,也可不用換熱設備。
(3)換熱恒溫供給式。這種方式可為用戶提供恒定溫度的熱水,適合于對房間采暖需求較高的場所。為保證用戶得到恒定的室內取暖溫度,熱水源必須具有比較高的需求溫度,并有充足的熱源。因此,該方式一般都取鍋爐水作為熱源,采用板式換熱器傳遞熱量。
3地板采暖常見問題及其解決方法
隨著地板輻射采暖技術的推廣和應用,伴隨產生了材料使用、方案設計及其運行管理過程中存在的各種問題,因此迫切需要采取積極穩妥的措施加以解決。概括起來,主要如下:
(1)爆管。產生此類問題的主要原因為進水溫度過高、管子有接頭。有些改造的地板采暖系統在未采取任何措施的情況下直接采用普通供暖系統室外管網提供的熱水作為熱源。普通供暖系統則是高溫循環,以高溫水進入地板采暖系統,就會導致戶內溫度過高,管間溫度過高,管子原有的間距已經不能滿足散熱要求,時間長了就會導致爆管。土建施工人員在混凝土澆筑過程中不慎將管子損傷,導致管子產生接頭,這就給爆管提供了條件;當接頭質量不好時,在長時間的供熱運行過程中就會爆管。因此,地板采暖系統都必須確保進水溫度的控制措施,使得進水溫度應該保證在60℃以內,以符合低溫循環的要求。另外,在混凝土澆筑過程中,要密切注意保護埋管,在管子上部施工時應該搭設路架并確保路架的穩定性,使得管子不出現任何接頭。
文章標題:地板采暖技術論述
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