【文章內容簡介】 ：美國地熱公司、挪威耐克森公司、尼沃特公司、法國愛普麗莫公司、法國愛迪士公司、日本威斯木株式會社等，分別在北京、上海、大連、大慶等地進行過樣板工程和試點施工，老式建筑也有進行改裝，總體運行效果良好。我國于 1999 年在大慶首次采用了國外進口材料進行房屋采暖得到了人們的普遍認同。大慶油田奧維電纜有限公司生產的電熱材料是依據 IEC800 標準的基本規(guī)定，結合國內外同類產品的優(yōu)點開發(fā)出來的，具有自己的專利技術的產品。其復合式絕緣提高了它的使用壽命和耐電強度，這是國外產品無法比擬的，此項產品的成功開發(fā)可以替代進口，而且填補了國內空白，具有巨大的市場潛力。地板采暖的發(fā)展歷史很長對其研究也較多。早在四十年代就有美國的 對地板輻射采暖形式的自然對流進行了分析。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， 等人對地板輻射采暖房間的自然對流與輻射進行了分析與測試。隨著地板輻射采暖應用的日益廣泛，人們對它的研究也逐漸深入。 地板采暖的特點 地板采暖的優(yōu)點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：（1）溫度分布均勻，舒適性好采用地板輻射采暖時的室內溫度垂直分布均勻，地板表面溫度不高于 30℃，地板上空氣溫度均勻降低達到設計溫度，地面 50cm 以上垂直方向的溫度基本保持不變，室內空間各水平面的溫度基本相同。因此，采用地板輻射采暖時，使人們“足熱頭涼” ，這正給人以生理需求的最佳舒適感。而在采用以對流為主的散熱器采暖時，由于這種采暖方式是以對流散熱為主，靠近散熱器的空氣被加熱后密度變小，熱空氣上升，形成空氣對流，因此室內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)。與對流采暖方式相比，采用地板輻射采暖時，室內空氣溫暖柔和，濕度適宜，因此其舒適性明顯好于以對流為主的散熱器采暖方式 [5]。下圖 為室內溫度垂直分布圖：圖 室內溫度垂直分布圖（2）降低室內設計溫度，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設計溫度比對流散熱器采暖的室內設計溫度低 2～3℃，這就使地板輻射采暖系統(tǒng)利用相對較少熱量就能達到有效的采暖效果。地板輻射采暖熱量主要集中在人體活動區(qū)內，室內溫度分布均勻，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)路相互獨立，人們可以根據自己的實際需要而去調節(jié)室溫(由于熱惰性的問題室溫改變的速度緩慢)，為采暖系統(tǒng)充分有效的節(jié)能和安全可靠的運行提供保障，達到盡量減少不必要能耗的節(jié)能效果。世界范圍內的能源危機促進了太陽能、地熱能、工業(yè)余熱等的開發(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，因而，它為這些能源的直接利用開辟了廣闊的市場,另外，由于熱媒的溫度較低，因而在室外管網的傳送過程中無效熱損失可大大減少，節(jié)省了采暖能耗。（3）節(jié)省室內空間，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，占用了房間的面積。據統(tǒng)計一般的散熱器約占 1～3%采暖建筑面積，給室內裝修和家具的擺放均帶來了麻煩,而地板輻射采暖和建筑構造相結合，房間的地面上沒有任何管道設備，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，室內溫度波動小，熱穩(wěn)定性好。（4）易于實現(xiàn)熱計量各房間的供暖管道均接在集中設置的分水器上，每個房間的接口處都設置閥門，實現(xiàn)了居民對房間溫度的調節(jié)，同時可以在入戶總管上安裝熱量表和控制閥，又實現(xiàn)了對居民采暖供熱的控制與計量，使熱成為可以計量的商品，使居民用熱費實現(xiàn)按所用的熱量合理交納供熱費，有利于推動供熱商品化。（5）施工簡易，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，施工技術的改進使其便于施工，減輕了勞動強度。地板輻射采暖系統(tǒng)采用地埋管熱融焊接，泄漏問題得到極大地解決，因此運行期間其操作簡便，維修工作量少，只需定期檢查過濾器即可。（6）節(jié)約材料，使用壽命長目前地板輻射采暖系統(tǒng)采用的管材都具有耐溫范圍廣、耐壓強度高，抗腐蝕、抗銹、抗水垢、抗凍等特點，而且無味無臭、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)的使用壽命達到 50 年 [6]。（7）有利于改善衛(wèi)生條件輻射供暖減少了對流散熱，室內空氣的流動速度也降低了，避免了室內塵土的飛揚，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、醫(yī)院、實驗室、機房、7 / 42游泳館、體育館、廠房、畜牧場、育苗(種)等場所和中高檔住宅中應用，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、經濟等特點，很快被人們接受，并得到普遍推廣。 地板采暖的缺點（1）初投資較高由于地板采暖的管材（交聯(lián)管、鋁塑管等）國產過程中存在生產設備投資大，市場占有率較小，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）土建費用增加由于地板采暖管道的敷設需考慮保溫層，因此會占用 40～60mm 的層高，要求室內建筑凈高相同時，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，增加了建筑物結構的整體荷載，從而導致土建費用有所增加。（3）地面遮蓋對采暖效果影響較大地面遮蓋的影響可從兩方面來考慮。一方面由于各用戶對地面裝修的不同會影響地板的散熱，例如采用地毯作為地面裝修材料時，由于地毯的熱阻大，使得地板單位面積的散熱量減?。涣硪环矫婕揖叩臄[放會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，會對各房間的地板散熱量有明顯影響，此問題需在設計階段加以充分考慮 [7]。（4）可維修性較差低溫地板輻射采暖屬隱蔽性工程，維護工作比較復雜，一旦通水管道滲漏，需要專業(yè)公司用專用設備才能查漏和修復。所以必須把握好設計、選材、施工和成品保護四個環(huán)節(jié)。 地板輻射采暖的國內外研究現(xiàn)狀伴隨著低溫地板輻射采暖系統(tǒng)在工程中的應用，國內外的科學家和工程師們也在不斷地對其采暖機理、節(jié)能效果和熱舒適性等諸多方面進行了研究。 國外研究現(xiàn)狀早在二十世紀四十年代就有美國的 對地板輻射采暖形式的自然對流進行了分析，1978 年到 1980 年間，Hannay 和 Lebrun 等美國諸多學者對不同的采暖系統(tǒng)的熱舒適性和能量消耗進行了研究，這些研究表明：當各種不同的采暖系統(tǒng)達到相同的熱舒適性時，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，加拿大學者 ，利用非線性有限差分法，對低溫地板輻射采暖系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬，對低溫輻射采暖系統(tǒng)中經常出現(xiàn)的問題，如地板表面溫度超過熱舒適性標準、室內設計溫度的改變而引起的預熱時間的改變、以及太陽輻射造成的過熱而需對其進行控制的具體措施等問題進行了討論并最終提出：有效的利用太陽輻射以降低室內熱負荷以及將室內設計溫度按正弦規(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。同時若室內溫度按正弦規(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，他們模擬的結果跟實驗結果相吻合。Ling 等人研究了基于熱舒適性規(guī)則的地板輻射采暖設計方法。日本的 Haruo 等人做了對地板輻射房間的輻射與對流熱交換的基礎研究 [8]。南韓的 SungHwanCho 進行了對地板輻射采暖的溫度控制的實驗測試。通過這些研究和測試，使人們對地板輻射采暖技術有了更多的認識，從而保證了地板輻射采暖系統(tǒng)的設計與安全可靠的運行。 國內研究現(xiàn)狀國內對地板輻射采暖的研究還處在起步階段。一些高校引進了國外關于低溫地板輻射采暖技術的先進經驗，并加以分析，提出適合在我國發(fā)展的一些看法，為該技術在國內開展創(chuàng)造了有利的社會環(huán)境和研究環(huán)境，使該技術的研究在我國迅速發(fā)展起來。天津地熱研究培訓中心的王萬達和宗立華對均密度螺旋型布置低溫熱水交聯(lián)聚乙烯塑料管地板采暖進行研究，建立了穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并搭建實驗臺進行試驗驗證，對換熱機理進行理論分析，提出了設計計算的熱性能組合特性曲線。哈爾濱建筑大學冉春雨等應用有限元法對地板塑料管采暖系統(tǒng)進行了研究，并建立了實驗臺進行小樣側試，證明該系統(tǒng)作為現(xiàn)有建筑的采暖手段是可行的。湖南大學郭富軍對低溫地板輻射采暖的控制方式進行了探討。青島建筑工程學院胡松濤等建立二維地板傳熱數(shù)學模型，以一個基于有限元法的動態(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、室內作用溫度、熱流密度、預熱期等參數(shù)。哈爾濱建筑大學孫德興等利用有限元法對非線性邊界條件的二維地板傳熱模型進行計算，給出了地面材質、厚度、管間距、管徑、水溫和室溫等因素對地板散熱量的影響定量關系。王曉彤，郭強建立二維穩(wěn)態(tài)地板傳熱模型，用有限元法計算結果顯示為保證地板表面溫度均勻，管間距和管道埋深應呈二次線性關系。馮曉梅，肖勇全建立二維非穩(wěn)態(tài)地板傳熱模型，計算后獲得地板表面溫度與管間距、管道埋深以及水溫的關系。劉國丹在 2022 年測試了一個實際地板輻射采暖的運行工況和熱工性能。測試內容包括室內空氣溫度分布、地板表面溫度分布、供回水管壁溫度、圍護結構內表面溫度、室外溫度、供回水瞬時流量和圍護結構熱流量等?？貉嚆懙壤脽崾孢m理論討論了地板輻射供暖方式與其他方式在房間內人體熱舒適方面的差異，指出采用地板輻射時，由于 MRT 提高，降低室內空氣 2℃，與現(xiàn)行規(guī)范中室溫 18℃時的舒適度相同。對綜合節(jié)能作用進行了定量估計。這些研究成果為我國地板輻射采暖的發(fā)展起到了促進和指導作用 [9]。 地板輻射采暖的發(fā)展前景地暖在我國起步較晚，與發(fā)達國家相比，發(fā)展速度緩慢。有資料表明，發(fā)達國家9 / 42地暖占總采暖面積的 65％～85％，如韓國住宅約 85％，加拿大 65％，丹麥約 80％。而以我區(qū)為例，按供暖總面積計目前不足 10％。我國人口眾多，地域廣闊，有 70％的國土面積、2／3 的人口居住在采暖區(qū)域內。有些地域采暖時間長達 5 個月，最長的可達 210d。地暖的推廣應用，不僅改善了居住環(huán)境，提高了生活質量，采用地暖也是采暖方式的一次變革。近幾年，一些新型管材、燃氣壁掛爐等產品的出現(xiàn)使得低溫熱水地板輻射采暖的應用越來越廣泛。2022 年行業(yè)標準的出臺，加速了系統(tǒng)的工程應用。以京津地區(qū)為中心的東北、華北、西北地區(qū)，地板輻射采暖的應用方興未艾，且發(fā)展勢頭很猛。隨著投資成本的降低和新技術的推廣應用，人們對它的優(yōu)點會有更為深刻的認識，這種節(jié)能、舒適、環(huán)保的新型采暖方式必將被越來越多的消費者所采納。地暖將逐漸替代普通采暖是大勢所趨，發(fā)展空問巨大，前景不可估量 [10]。 地板輻射采暖的結構和布置形式地板輻射采暖結構層由上到下分別為：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；埋管結構層有木質地板結構和混凝土結構兩種，多采用埋管設圖 盤管鋪設方式于混凝土的做法；隔濕層用來防止水進入保濕層。地面上可根據用戶裝飾的要求，鋪設地板或地毯形成覆蓋層。當設有覆蓋層時，應設置伸縮縫，伸縮縫的設置間距與寬度應由計算確定 [11]。地板輻射采暖系統(tǒng)的塑料埋管鋪設方式大致分為蛇型和回型兩種形狀，如圖 所示。蛇型鋪設又分為單蛇型鋪設、雙蛇型鋪設和交錯型鋪設三種方式；回型鋪設可分為單回型鋪設、雙回型鋪設和對開雙回型鋪設三種方式。圖 結構層構造 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）結構層厚度：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）結構層受荷載 ≤2022kg/m3 ,若＞2022 kg/m3 時，應采取相關措施；（6）供水干管上設置過濾網，防止異物進入系統(tǒng)內； 地板采暖的適用范圍各式住宅、別墅樓；辦公商務樓、會展館、大型會議展廳；停車場機場跑道，候機樓、飛機庫；工業(yè)廠房、水產養(yǎng)殖、種植大棚、娛樂場所、體育場館；商場、購物中心（尤其適用于大跨度建筑） 。11 / 42 本文主要研究內容和意義隨著全球經濟的不斷發(fā)展，對能源的需求也在成倍地增長，但地球上所能提供的能源不是取之不盡、用之不竭的，這就要求我們在能源使用時盡可能地提高其利用效率、節(jié)約能源。本文對沈陽地區(qū)一民用住宅單元樓進行了低溫地板輻射采暖系統(tǒng)節(jié)能設計，首先計算出了建筑的采暖熱負荷，然后對其進行水力計算，完成管路設計。最后對整個系統(tǒng)進行節(jié)能效益評估、健康效益評估以及經濟技術評價。低溫地板輻射采暖由于其舒適性高、衛(wèi)生條件好、便于熱計量，能充分利用低品味能源等優(yōu)點越來越受到人們的關注，是當今較為先進的一種采暖方式，也是目前國內外公認的最為理想的采暖方式。為了整個供暖期既滿足人們的舒適性要求又盡量節(jié)約能源，我們除了需要對該系統(tǒng)的原理進行仔細研究，還需要對地板輻射采暖系統(tǒng)的運行調節(jié)方面進行更加深入的研究。從而推薦出切實有效的調控方案，來指導該系統(tǒng)的設計和運行管理 [12]。本文對地板輻射采暖系統(tǒng)房間進行了一系列的技術經濟評價和環(huán)境效益評價，為地板輻射采暖系統(tǒng)在全國范圍內的推廣提供理論依據。2 設計原始資料 土建資料地點：沈陽市某小區(qū) 21 號樓 1 單元（七層）墻體：外墻 370，內墻