【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：美國(guó)地?zé)峁?、挪威耐克森公司、尼沃特公司、法?guó)愛(ài)普麗莫公司、法國(guó)愛(ài)迪士公司、日本威斯木株式會(huì)社等，分別在北京、上海、大連、大慶等地進(jìn)行過(guò)樣板工程和試點(diǎn)施工，老式建筑也有進(jìn)行改裝，總體運(yùn)行效果良好。我國(guó)于 1999 年在大慶首次采用了國(guó)外進(jìn)口材料進(jìn)行房屋采暖得到了人們的普遍認(rèn)同。大慶油田奧維電纜有限公司生產(chǎn)的電熱材料是依據(jù) IEC800 標(biāo)準(zhǔn)的基本規(guī)定，結(jié)合國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)出來(lái)的，具有自己的專(zhuān)利技術(shù)的產(chǎn)品。其復(fù)合式絕緣提高了它的使用壽命和耐電強(qiáng)度，這是國(guó)外產(chǎn)品無(wú)法比擬的，此項(xiàng)產(chǎn)品的成功開(kāi)發(fā)可以替代進(jìn)口，而且填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，具有巨大的市場(chǎng)潛力。地板采暖的發(fā)展歷史很長(zhǎng)對(duì)其研究也較多。早在四十年代就有美國(guó)的 對(duì)地板輻射采暖形式的自然對(duì)流進(jìn)行了分析。五十年代，ASHVEA 成員 等5 / 42人研究了地板輻射采暖與制冷房間的熱交換， 等人對(duì)地板輻射采暖房間的自然對(duì)流與輻射進(jìn)行了分析與測(cè)試。隨著地板輻射采暖應(yīng)用的日益廣泛，人們對(duì)它的研究也逐漸深入。 地板采暖的特點(diǎn) 地板采暖的優(yōu)點(diǎn)低溫地板輻射采暖作為一種新型采暖方式，與傳統(tǒng)的散熱器采暖相比，其具有以下特點(diǎn)：（1）溫度分布均勻，舒適性好采用地板輻射采暖時(shí)的室內(nèi)溫度垂直分布均勻，地板表面溫度不高于 30℃，地板上空氣溫度均勻降低達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，地面 50cm 以上垂直方向的溫度基本保持不變，室內(nèi)空間各水平面的溫度基本相同。因此，采用地板輻射采暖時(shí)，使人們“足熱頭涼” ，這正給人以生理需求的最佳舒適感。而在采用以對(duì)流為主的散熱器采暖時(shí)，由于這種采暖方式是以對(duì)流散熱為主，靠近散熱器的空氣被加熱后密度變小，熱空氣上升，形成空氣對(duì)流，因此室內(nèi)垂直面的溫度變化很大，人體下部處于采暖的低溫區(qū)，頭部處于較高的溫區(qū)。與對(duì)流采暖方式相比，采用地板輻射采暖時(shí)，室內(nèi)空氣溫暖柔和，濕度適宜，因此其舒適性明顯好于以對(duì)流為主的散熱器采暖方式 [5]。下圖 為室內(nèi)溫度垂直分布圖：圖 室內(nèi)溫度垂直分布圖（2）降低室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，能使用低品位能源，減少能源消耗同樣舒適條件下，地板輻射采暖的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度比對(duì)流散熱器采暖的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度低 2～3℃，這就使地板輻射采暖系統(tǒng)利用相對(duì)較少熱量就能達(dá)到有效的采暖效果。地板輻射采暖熱量主要集中在人體活動(dòng)區(qū)內(nèi)，室內(nèi)溫度分布均勻，地面的有效溫度高，上部的空氣溫度低，室溫比較穩(wěn)定，無(wú)效熱損失少，節(jié)省了采暖能耗。由于地板輻射采暖系統(tǒng)中各房間環(huán)路相互獨(dú)立，人們可以根據(jù)自己的實(shí)際需要而去調(diào)節(jié)室溫(由于熱惰性的問(wèn)題室溫改變的速度緩慢)，為采暖系統(tǒng)充分有效的節(jié)能和安全可靠的運(yùn)行提供保障，達(dá)到盡量減少不必要能耗的節(jié)能效果。世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)促進(jìn)了太陽(yáng)能、地?zé)崮?、工業(yè)余熱等的開(kāi)發(fā)利用，而地板輻射采暖所需的供水溫度比較低（一般為 35℃～55℃） ，恰與這些低焓熱能相適應(yīng)，因而，它為這些能源的直接利用開(kāi)辟了廣闊的市場(chǎng),另外，由于熱媒的溫度較低，因而在室外管網(wǎng)的傳送過(guò)程中無(wú)效熱損失可大大減少，節(jié)省了采暖能耗。（3）節(jié)省室內(nèi)空間，熱穩(wěn)定性好，適用間歇供暖普通散熱器的采暖系統(tǒng)需將散熱器安裝在室內(nèi)，占用了房間的面積。據(jù)統(tǒng)計(jì)一般的散熱器約占 1～3%采暖建筑面積，給室內(nèi)裝修和家具的擺放均帶來(lái)了麻煩,而地板輻射采暖和建筑構(gòu)造相結(jié)合，房間的地面上沒(méi)有任何管道設(shè)備，不占用房間有效面積。而且由于輻射供暖系統(tǒng)地面層及混凝土層蓄熱量大，在間歇供暖時(shí)，室內(nèi)溫度波動(dòng)小，熱穩(wěn)定性好。（4）易于實(shí)現(xiàn)熱計(jì)量各房間的供暖管道均接在集中設(shè)置的分水器上，每個(gè)房間的接口處都設(shè)置閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)了居民對(duì)房間溫度的調(diào)節(jié)，同時(shí)可以在入戶總管上安裝熱量表和控制閥，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)居民采暖供熱的控制與計(jì)量，使熱成為可以計(jì)量的商品，使居民用熱費(fèi)實(shí)現(xiàn)按所用的熱量合理交納供熱費(fèi)，有利于推動(dòng)供熱商品化。（5）施工簡(jiǎn)易，維修工作量小地板輻射采暖采用的塑料管材重量輕、柔韌性好，施工技術(shù)的改進(jìn)使其便于施工，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。地板輻射采暖系統(tǒng)采用地埋管熱融焊接，泄漏問(wèn)題得到極大地解決，因此運(yùn)行期間其操作簡(jiǎn)便，維修工作量少，只需定期檢查過(guò)濾器即可。（6）節(jié)約材料，使用壽命長(zhǎng)目前地板輻射采暖系統(tǒng)采用的管材都具有耐溫范圍廣、耐壓強(qiáng)度高，抗腐蝕、抗銹、抗水垢、抗凍等特點(diǎn)，而且無(wú)味無(wú)臭、衛(wèi)生安全。這些管材既可用于低溫地板輻射采暖系統(tǒng)，也可以用于生活熱水及管道煤氣上，不僅可以大量替代鋼材，還可以提高系統(tǒng)的使用壽命達(dá)到 50 年 [6]。（7）有利于改善衛(wèi)生條件輻射供暖減少了對(duì)流散熱，室內(nèi)空氣的流動(dòng)速度也降低了，避免了室內(nèi)塵土的飛揚(yáng)，有利于改善衛(wèi)生條件。（8）解決了大跨度建筑和矮窗式建筑的供暖需求其適用范圍很廣，可在賓館大廳、展覽館、影劇院、商場(chǎng)、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房、7 / 42游泳館、體育館、廠房、畜牧場(chǎng)、育苗(種)等場(chǎng)所和中高檔住宅中應(yīng)用，特別適合大跨度高層和矮窗式建筑物的供暖需求，由于它具有舒適、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，很快被人們接受，并得到普遍推廣。 地板采暖的缺點(diǎn)（1）初投資較高由于地板采暖的管材（交聯(lián)管、鋁塑管等）國(guó)產(chǎn)過(guò)程中存在生產(chǎn)設(shè)備投資大，市場(chǎng)占有率較小，其主要連接部件均為銅管件等原因，致使短期內(nèi)地板采暖的管材及主要部件初投資較大。目前每平米的初投資最低在 60 元左右，一般的可達(dá)到 100 元。普通散熱器的采暖系統(tǒng)每平米的投資為 35～38 元，中高檔散熱器在 60～80 元之間。（2）土建費(fèi)用增加由于地板采暖管道的敷設(shè)需考慮保溫層，因此會(huì)占用 40～60mm 的層高，要求室內(nèi)建筑凈高相同時(shí)，須提高建筑的層高；而且地板埋管的覆蓋層較一般樓板要厚，增加了建筑物結(jié)構(gòu)的整體荷載，從而導(dǎo)致土建費(fèi)用有所增加。（3）地面遮蓋對(duì)采暖效果影響較大地面遮蓋的影響可從兩方面來(lái)考慮。一方面由于各用戶對(duì)地面裝修的不同會(huì)影響地板的散熱，例如采用地毯作為地面裝修材料時(shí)，由于地毯的熱阻大，使得地板單位面積的散熱量減小；另一方面家具的擺放會(huì)使地板表面的有效散熱面積減少，尤其是目前建筑中的大客廳、小居室的布局，會(huì)對(duì)各房間的地板散熱量有明顯影響，此問(wèn)題需在設(shè)計(jì)階段加以充分考慮 [7]。（4）可維修性較差低溫地板輻射采暖屬隱蔽性工程，維護(hù)工作比較復(fù)雜，一旦通水管道滲漏，需要專(zhuān)業(yè)公司用專(zhuān)用設(shè)備才能查漏和修復(fù)。所以必須把握好設(shè)計(jì)、選材、施工和成品保護(hù)四個(gè)環(huán)節(jié)。 地板輻射采暖的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀伴隨著低溫地板輻射采暖系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家和工程師們也在不斷地對(duì)其采暖機(jī)理、節(jié)能效果和熱舒適性等諸多方面進(jìn)行了研究。 國(guó)外研究現(xiàn)狀早在二十世紀(jì)四十年代就有美國(guó)的 對(duì)地板輻射采暖形式的自然對(duì)流進(jìn)行了分析，1978 年到 1980 年間，Hannay 和 Lebrun 等美國(guó)諸多學(xué)者對(duì)不同的采暖系統(tǒng)的熱舒適性和能量消耗進(jìn)行了研究，這些研究表明：當(dāng)各種不同的采暖系統(tǒng)達(dá)到相同的熱舒適性時(shí)，其各自能量消耗有較明顯的不同，地板輻射采暖系統(tǒng)可節(jié)能 10%～40%。近些年，加拿大學(xué)者 ，利用非線性有限差分法，對(duì)低溫地板輻射采暖系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)低溫輻射采暖系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，如地板表面溫度超過(guò)熱舒適性標(biāo)準(zhǔn)、室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的改變而引起的預(yù)熱時(shí)間的改變、以及太陽(yáng)輻射造成的過(guò)熱而需對(duì)其進(jìn)行控制的具體措施等問(wèn)題進(jìn)行了討論并最終提出：有效的利用太陽(yáng)輻射以降低室內(nèi)熱負(fù)荷以及將室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度按正弦規(guī)律變化都可以有效地降低地板表面最高溫度，減少熱流量。同時(shí)若室內(nèi)溫度按正弦規(guī)律變化而使系統(tǒng)節(jié)約的能耗同在夜間降低室內(nèi)最高輻射溫度所節(jié)約的能耗相同。Caccavelli 等利用有限元程序模擬地板采暖系統(tǒng)的三維熱傳遞，他們模擬的結(jié)果跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。Ling 等人研究了基于熱舒適性規(guī)則的地板輻射采暖設(shè)計(jì)方法。日本的 Haruo 等人做了對(duì)地板輻射房間的輻射與對(duì)流熱交換的基礎(chǔ)研究 [8]。南韓的 SungHwanCho 進(jìn)行了對(duì)地板輻射采暖的溫度控制的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)這些研究和測(cè)試，使人們對(duì)地板輻射采暖技術(shù)有了更多的認(rèn)識(shí)，從而保證了地板輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安全可靠的運(yùn)行。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)地板輻射采暖的研究還處在起步階段。一些高校引進(jìn)了國(guó)外關(guān)于低溫地板輻射采暖技術(shù)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并加以分析，提出適合在我國(guó)發(fā)展的一些看法，為該技術(shù)在國(guó)內(nèi)開(kāi)展創(chuàng)造了有利的社會(huì)環(huán)境和研究環(huán)境，使該技術(shù)的研究在我國(guó)迅速發(fā)展起來(lái)。天津地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心的王萬(wàn)達(dá)和宗立華對(duì)均密度螺旋型布置低溫?zé)崴宦?lián)聚乙烯塑料管地板采暖進(jìn)行研究，建立了穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)換熱機(jī)理進(jìn)行理論分析，提出了設(shè)計(jì)計(jì)算的熱性能組合特性曲線。哈爾濱建筑大學(xué)冉春雨等應(yīng)用有限元法對(duì)地板塑料管采暖系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并建立了實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行小樣側(cè)試，證明該系統(tǒng)作為現(xiàn)有建筑的采暖手段是可行的。湖南大學(xué)郭富軍對(duì)低溫地板輻射采暖的控制方式進(jìn)行了探討。青島建筑工程學(xué)院胡松濤等建立二維地板傳熱數(shù)學(xué)模型，以一個(gè)基于有限元法的動(dòng)態(tài)仿真程序得出了不同的供回水溫度和管間距下的地板表面最高溫度、室內(nèi)作用溫度、熱流密度、預(yù)熱期等參數(shù)。哈爾濱建筑大學(xué)孫德興等利用有限元法對(duì)非線性邊界條件的二維地板傳熱模型進(jìn)行計(jì)算，給出了地面材質(zhì)、厚度、管間距、管徑、水溫和室溫等因素對(duì)地板散熱量的影響定量關(guān)系。王曉彤，郭強(qiáng)建立二維穩(wěn)態(tài)地板傳熱模型，用有限元法計(jì)算結(jié)果顯示為保證地板表面溫度均勻，管間距和管道埋深應(yīng)呈二次線性關(guān)系。馮曉梅，肖勇全建立二維非穩(wěn)態(tài)地板傳熱模型，計(jì)算后獲得地板表面溫度與管間距、管道埋深以及水溫的關(guān)系。劉國(guó)丹在 2022 年測(cè)試了一個(gè)實(shí)際地板輻射采暖的運(yùn)行工況和熱工性能。測(cè)試內(nèi)容包括室內(nèi)空氣溫度分布、地板表面溫度分布、供回水管壁溫度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度、室外溫度、供回水瞬時(shí)流量和圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流量等。亢燕銘等利用熱舒適理論討論了地板輻射供暖方式與其他方式在房間內(nèi)人體熱舒適方面的差異，指出采用地板輻射時(shí)，由于 MRT 提高，降低室內(nèi)空氣 2℃，與現(xiàn)行規(guī)范中室溫 18℃時(shí)的舒適度相同。對(duì)綜合節(jié)能作用進(jìn)行了定量估計(jì)。這些研究成果為我國(guó)地板輻射采暖的發(fā)展起到了促進(jìn)和指導(dǎo)作用 [9]。 地板輻射采暖的發(fā)展前景地暖在我國(guó)起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，發(fā)展速度緩慢。有資料表明，發(fā)達(dá)國(guó)家9 / 42地暖占總采暖面積的 65％～85％，如韓國(guó)住宅約 85％，加拿大 65％，丹麥約 80％。而以我區(qū)為例，按供暖總面積計(jì)目前不足 10％。我國(guó)人口眾多，地域廣闊，有 70％的國(guó)土面積、2／3 的人口居住在采暖區(qū)域內(nèi)。有些地域采暖時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 5 個(gè)月，最長(zhǎng)的可達(dá) 210d。地暖的推廣應(yīng)用，不僅改善了居住環(huán)境，提高了生活質(zhì)量，采用地暖也是采暖方式的一次變革。近幾年，一些新型管材、燃?xì)獗趻鞝t等產(chǎn)品的出現(xiàn)使得低溫?zé)崴匕遢椛洳膳膽?yīng)用越來(lái)越廣泛。2022 年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，加速了系統(tǒng)的工程應(yīng)用。以京津地區(qū)為中心的東北、華北、西北地區(qū)，地板輻射采暖的應(yīng)用方興未艾，且發(fā)展勢(shì)頭很猛。隨著投資成本的降低和新技術(shù)的推廣應(yīng)用，人們對(duì)它的優(yōu)點(diǎn)會(huì)有更為深刻的認(rèn)識(shí)，這種節(jié)能、舒適、環(huán)保的新型采暖方式必將被越來(lái)越多的消費(fèi)者所采納。地暖將逐漸替代普通采暖是大勢(shì)所趨，發(fā)展空問(wèn)巨大，前景不可估量 [10]。 地板輻射采暖的結(jié)構(gòu)和布置形式地板輻射采暖結(jié)構(gòu)層由上到下分別為：覆蓋層、找平層、埋管層、隔濕層、絕熱層，如圖 所示。其中絕熱層的作用是為了減少熱量向下傳遞，多用聚苯乙烯泡沫板材做成，厚度不宜小于 25mm；埋管結(jié)構(gòu)層有木質(zhì)地板結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)兩種，多采用埋管設(shè)圖 盤(pán)管鋪設(shè)方式于混凝土的做法；隔濕層用來(lái)防止水進(jìn)入保濕層。地面上可根據(jù)用戶裝飾的要求，鋪設(shè)地板或地毯形成覆蓋層。當(dāng)設(shè)有覆蓋層時(shí)，應(yīng)設(shè)置伸縮縫，伸縮縫的設(shè)置間距與寬度應(yīng)由計(jì)算確定 [11]。地板輻射采暖系統(tǒng)的塑料埋管鋪設(shè)方式大致分為蛇型和回型兩種形狀，如圖 所示。蛇型鋪設(shè)又分為單蛇型鋪設(shè)、雙蛇型鋪設(shè)和交錯(cuò)型鋪設(shè)三種方式；回型鋪設(shè)可分為單回型鋪設(shè)、雙回型鋪設(shè)和對(duì)開(kāi)雙回型鋪設(shè)三種方式。圖 結(jié)構(gòu)層構(gòu)造 地板輻射采暖主要參數(shù)規(guī)定和適用范圍 地板采暖的主要參數(shù)規(guī)定（1）結(jié)構(gòu)層厚度：公共建筑≥90mm，住宅≥70mm（不含地面層及找平層）（2）熱煤溫度： ≤60℃（最高≤80℃）（3）供回水溫差：≤10℃（4）工作壓力： ≤（5）結(jié)構(gòu)層受荷載 ≤2022kg/m3 ,若＞2022 kg/m3 時(shí)，應(yīng)采取相關(guān)措施；（6）供水干管上設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，防止異物進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)； 地板采暖的適用范圍各式住宅、別墅樓；辦公商務(wù)樓、會(huì)展館、大型會(huì)議展廳；停車(chē)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)跑道，候機(jī)樓、飛機(jī)庫(kù)；工業(yè)廠房、水產(chǎn)養(yǎng)殖、種植大棚、娛樂(lè)場(chǎng)所、體育場(chǎng)館；商場(chǎng)、購(gòu)物中心（尤其適用于大跨度建筑） 。11 / 42 本文主要研究?jī)?nèi)容和意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求也在成倍地增長(zhǎng)，但地球上所能提供的能源不是取之不盡、用之不竭的，這就要求我們?cè)谀茉词褂脮r(shí)盡可能地提高其利用效率、節(jié)約能源。本文對(duì)沈陽(yáng)地區(qū)一民用住宅單元樓進(jìn)行了低溫地板輻射采暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，首先計(jì)算出了建筑的采暖熱負(fù)荷，然后對(duì)其進(jìn)行水力計(jì)算，完成管路設(shè)計(jì)。最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能效益評(píng)估、健康效益評(píng)估以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。低溫地板輻射采暖由于其舒適性高、衛(wèi)生條件好、便于熱計(jì)量，能充分利用低品味能源等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，是當(dāng)今較為先進(jìn)的一種采暖方式，也是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最為理想的采暖方式。為了整個(gè)供暖期既滿足人們的舒適性要求又盡量節(jié)約能源，我們除了需要對(duì)該系統(tǒng)的原理進(jìn)行仔細(xì)研究，還需要對(duì)地板輻射采暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方面進(jìn)行更加深入的研究。從而推薦出切實(shí)有效的調(diào)控方案，來(lái)指導(dǎo)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理 [12]。本文對(duì)地板輻射采暖系統(tǒng)房間進(jìn)行了一系列的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和環(huán)境效益評(píng)價(jià)，為地板輻射采暖系統(tǒng)在全國(guó)范圍內(nèi)的推廣提供理論依據(jù)。2 設(shè)計(jì)原始資料 土建資料地點(diǎn)：沈陽(yáng)市某小區(qū) 21 號(hào)樓 1 單元（七層）墻體：外墻 370，內(nèi)墻