【文章內容簡介】 日益推廣應用，低溫熱水地板輻射采暖方式已成為許多新建小區(qū)和公共建筑的供暖方式，該技術已廣泛推廣并 為人們所接受。作為一項成熟的技術，為了使工程做到技術先進、經(jīng)濟合理、質量可靠、安全適用， 2020 年國家建設部出臺了《地面輻射供暖技術規(guī)程》 (JGJ1422020)，本規(guī)程 2020 年 10 月 01 日正式實施。其對工程設計、材料選擇、施工安裝和檢驗驗收等各個環(huán)節(jié)進行了規(guī)范化和嚴格的控制。近十年來在我國北方地區(qū)的住宅和公共建筑中低溫熱水地板輻射采暖應用的越來越廣泛，大量的工程設計、施工中也積累了比較豐富的實踐經(jīng)驗，并且得到了業(yè)主和用戶的一致好評。 地暖技術的應用雖然不久，但由于比傳統(tǒng)的地熱方式 ——對流散熱器 采暖 具有先進性、安全性、節(jié)約能源，低溫熱水地板輻射 采暖 是一種被認為最舒適的 采暖 方式，在國內正得到大力的推廣應用。目前不僅北京的北辰匯欣公寓、曙光小區(qū)、 萬科 城市花園、天秀花園、嘉浩別墅、興濤小區(qū)；呼和浩特東苑大型居住區(qū)；天津中乒公寓、哈爾濱花園村賓館、遠東廣場；新疆醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院等諸多住宅小區(qū)皆采用了新型 節(jié)能 型的 2 低溫熱水地板輻射 采暖 裝置，還有南方的沿海大城市如上海，廣東、福建等地區(qū)和城市為了改善居室 “夏潮冬冷 ”的不良居住環(huán)境，也紛紛采用了地熱地板低溫輻射 采暖 裝置 。 低溫熱水地板輻射采暖國內研究現(xiàn)狀 在歐美、日本、韓國等發(fā)達國家已經(jīng)廣泛使用、普及率達到 70%。該技術不僅大量用于民用住宅和各類醫(yī)療機構、游泳館、健身房、商場、寫字樓等 公共建筑，還大量用于廠房、飛機庫、花壇、足球場及蔬菜大棚等建筑系統(tǒng)保溫，甚至用于室外道路、屋頂、樓梯、機場跑道融雪和各類工業(yè)管線的保溫。目前歐美發(fā)達國家超過 50%的新建建筑中都采用了低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng) 。 3 第 1 章 設計原始資料和依據(jù) 設計原始資料 設計資料 (1)土建原始資料本設計為本工程為北京市某住宅樓冬季供暖系統(tǒng)設計，磚混結構共 20 層，層高為 3m。 該住宅樓共二十層，層高 3m，外窗高 ，陽臺門高 2m?；举Y料如下： 外墻 ： 370mm頁巖燒結多孔承重磚加 30mm 聚苯粒抹面保溫 層， K=(m2℃ )； 外窗：單框雙玻塑鋼復合窗， K=( m2℃ )； 陽臺門：單框中空雙玻鋁合金推拉門， K= W/( m2℃ )； 隔墻、梯梯間墻： K=(m2℃ )； 屋頂：倒置上人屋面， 50mm 擠塑聚苯板保溫層， K=(m2℃ )； 樓板：加 25mm 聚苯顆粒保溫層， K= W/(m2℃ )； (2)室內外設計參數(shù)見表 11 表１ 1 采暖室內計算溫度 tn(℃ ) 臥室 餐廳 廚房 衛(wèi)生間 客廳 20℃ 18℃ 16℃ 22℃ 20℃ 北京室外設計溫度為 9℃ [1]。 建筑耐久年限 50 年；建筑耐火等級為二級；屋面防水等級為二級；抗震設防烈度為 6 度。 (3)管網(wǎng)參數(shù) 本設計采用熱水作為熱媒：供水溫度： 95℃ ，回水溫度： 70℃ 。 設計任務 本設計為北京市某小區(qū)進行低溫熱水輻射采暖設計，首先對集中供熱的國內外現(xiàn)狀、供熱方式、室內采暖方式進行分析比較，然后收集資料、確定供熱方案，對小區(qū)進行設計計算，確定地暖盤管的管徑、敷設方式、埋深等，最后繪制出施工圖等。 水 水換熱站的工程設計。主要包括換熱站的熱力計算，設備選型、繪制換熱站圖紙等。 4 第 2 章 采暖方案 的確定 采暖方案的比較 地板輻射式采暖 (1)原理 低溫輻射地板采暖是通過埋設于地板下的加熱管 ——鋁塑復合管或導電管，把地板加熱到表面溫度 18~32℃ ，均勻地向室內輻射熱量而達到采暖效果。同時它可以由分戶式燃氣采暖爐、市政熱力管網(wǎng)、小區(qū)鍋爐房等各種不同方式提供熱源。 (2)優(yōu)點 ① 地面溫度均勻，垂直溫度分布均勻，室溫自下而上逐漸遞減，熱舒適度高； ② 空氣對流減弱，有較好的空氣潔凈度； ③ 與其他采暖方式相比，較為節(jié)能，可將室內溫度降低 2~3℃ ，節(jié)能幅度約為 10%~20%； ④ 不占據(jù) 室內地面有效空間，有利于屋內裝修，增加 2%~3%的室內使用面積； ⑤ 有利于隔聲和降低樓板撞擊聲； ⑥ 房間熱穩(wěn)定性好； ⑦ 便于實現(xiàn)分戶熱計量，只需在每戶的分水器前安裝熱量表。 (3)缺點： ① 減少了房間的凈高，對層高有 6 cm左右的占用； ② 地面二次裝修時，易損壞地下管線； ③ 鋪設木地板則有干裂的麻煩，最好選用地磚或復合地板； ④ 設定溫度不能太高，否則會大大降低輸送管道的使用壽命； ⑤ 由于防水需要，衛(wèi)生間不便鋪設，還要借助于電暖氣； ⑥ 增加了樓板荷載。 (4)運行費用： 一個采暖季節(jié)每平方米大約需 要 14 元。 5 家用中央空調系統(tǒng) (1)原理 采用市政電或天然氣，通過出風口提供熱源供暖。 (2)優(yōu)點 ①檔次高、外形好、舒適度高； ②帶新風系統(tǒng)的“風冷式”更為舒適； ③溫度與時間可預調； ④舒適性高，適合面積較大的低密度住宅和別墅。 (3)缺點 ①前期投入較大，運行費用較高； ②無法享受國家低谷用電優(yōu)惠政策。 (4)費用 采暖季 24 元／平方米。 家用電鍋爐 (1)原理 采用電能供暖。 (2)優(yōu)點 ①占地面積小，安裝簡單，操作便利； ②采暖的同時也能提供生活 熱水； ③舒適性高，適合面積較大的低密度住宅和別墅； ④最先進之處在于具有多種時段、不同溫控預設功能。 (3)缺點 前期投入較大，運行費用較高，該產(chǎn)品不太適合利用低谷電蓄熱供暖，以達到最為節(jié)能之功效。 (4)費用 以 100 m178。居室為例，一個取暖季的基本運行費用在 3000 元 ~5000 元。 電熱膜采暖 (1)原理 6 以電力為能源，是將特制的導電油墨印刷在兩層聚酯薄膜之間制成的純電阻式發(fā)熱體，配以獨立的溫控裝置，以低溫輻射電熱膜為發(fā)熱體，大多數(shù)為天花板式，也有少部分鋪設在墻壁中甚至地板下。 具有恒溫可調、經(jīng)濟舒適、綠色環(huán)保、壽命長、免維護等特點。 (2)優(yōu)點 ①戶內無暖氣片，房間使用面積可增加 2%~3%，便于裝修和擺放家具； ②一般不需要維修； ③屬清潔能源，無污染； ④可用溫控器調節(jié)室溫； ⑤沒有傳統(tǒng)采暖的燥熱感，溫度均勻。 (3)缺點 ①電熱膜升溫較慢，一般需要 1~ 小時才能達到 18℃ 左右； ②系統(tǒng)安裝要與裝修同步，且不能在頂棚上釘釘子、鉆孔等； ③電能供應不暢、不穩(wěn)或電費標準太高的小區(qū)不宜采用。 (4)費用計算，一個供暖季的費用為 1920 元 ~2400 元之間。 比較以上 四種采暖方式，此次設計采用地板輻射式采暖。 共用立管的布置 采用下供下回雙管式系統(tǒng)：上層循環(huán)阻力較大，但同時重力作用壓力較大；下層循環(huán)阻力較小，但同時重力作用壓力較??；故更有利于減小垂直失調 [2]。 由于戶內系統(tǒng)的阻力遠大于立管的阻力損失，故系統(tǒng)的垂直失調現(xiàn)象有所改善。 熱水集中采暖分戶熱計量系統(tǒng)的共用立管，宜設于管道井內。管道井宜鄰樓梯間或戶外公共空間。建筑物內系統(tǒng)的共用立管應遵循下列設置原則： ①應避免采用上分式系統(tǒng)，宜采用下分式系統(tǒng)。 ②一對共用立管所負擔的戶內系統(tǒng)數(shù)不宜過多。除每層設置熱媒集 配裝置連接各戶的系統(tǒng)外，一對共用立管每層連接的戶數(shù)不宜大于三戶。 ③宜設于具備在分戶門外共用空間進行檢修條件的管道井內。 ④供、回水立管在管道井中的位置應保證與之相連的各分戶系統(tǒng)入口裝置安裝在管道井內，并具備查驗及檢修條件。 采暖方案的選取 高度超過 30m 的建筑物，由于靜壓較大，不宜采用高溫水供暖。對高層建筑， 7 可在垂直方向上分一至兩個區(qū)，豎向分區(qū)。豎向分區(qū)應考慮散熱器的承壓能力、管材特性、室外管網(wǎng)壓力和系統(tǒng)水力計算的平衡情況，決定每區(qū)的極限樓層數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗值 [1]：一般高層建筑高于 50 米要分區(qū)，另 外，雙管系統(tǒng)最大的問題 —— 垂直失調，樓層越多，重力作用的附加壓力就越大，在不額外設阻力平衡元件條件下，應盡量減少在垂直方向上的失調，實現(xiàn)較好的阻力平衡，可以設置阻力較大的閥門來影響戶內阻力，以實現(xiàn)系統(tǒng)水力平衡。 根據(jù)建筑物的特點和分戶采暖熱計量的要求，進行豎向分區(qū)；每區(qū)在管道井中設置共用立管，共用立管采用下供下回異程式雙管系統(tǒng)；采用這種形式下供下回同程式相比較有很多優(yōu)點：對于異程式來說上層循環(huán)環(huán)路長度長阻力大，下層循環(huán)環(huán)路長度短阻力小，剛好抵消重力作用產(chǎn)生的上層大于下層的附加壓力，減小垂直失調的問題。在戶內采 用地暖供暖系統(tǒng)。每戶形成一個相對獨立的循環(huán)環(huán)路，這種方式的優(yōu)點可實現(xiàn)分戶調節(jié)，熱性舒適比較好，且戶內系統(tǒng)的阻力較大，易于實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。 考慮到本設計建筑物的特點和業(yè)主對采暖形式的要求，本設計立管采用雙管下供下回獨立系統(tǒng)，室內采用地板輻射式采暖。每個環(huán)路形成一個獨立的系統(tǒng)以便于進行分戶計量。由于樓層和建筑物高度等因素，本設計進行豎向分區(qū)。 地板輻射供暖的分類： 隨著地面供暖技術的發(fā)展，其類型逐漸增多。根據(jù)熱媒和發(fā)熱元件分類，分為熱水地面供暖和加熱電纜地面供暖 2 類。 (1) 熱水地面供暖 以溫度不高于 60℃ 的熱水為熱媒，在加熱管內循環(huán)流動，加熱地板，通過地面以輻射和對流的傳熱方式向室內供熱的供暖方式。系統(tǒng)主要材料包括加熱管、分水器、集水器及連接件和絕熱材料。安裝方式一般分為埋管式和組合式兩大類。 (2) 加熱電纜地面供暖 發(fā)熱電纜通電后，導體工作溫度控制在 40℃ ~70℃ ，通過地面 (10℃ ~35℃ )作為散熱面，以輻射的方式向地面以上傳遞，使其表面溫度升高，達到提高及保持室溫的目的。 室內溫度均勻，各處溫度可按需調節(jié)，各個房間可自由、單獨控制，節(jié)約能源；無噪音，無污染；智能運行，耗能低，熱輻射 供暖，效率高；不占用室內、室外任何空間。 由于該建筑是小區(qū)住宅，一般情況下需要持續(xù)供熱，而發(fā)熱電攬易燒斷，經(jīng)濟性也比較差，所以選用低溫熱水輻射采暖方式。 8 第 3 章 采暖負荷計算 在冬季，隨著室外溫度的降低，為了滿足人們正常生活、生產(chǎn)的需求，保證室內一定的溫度，就必須向室內供給熱量以補充房間的散熱損失，保持供暖房間在要求室溫下的熱平衡。供暖系統(tǒng)通常利用散熱設備向房間供給熱量，從而達到供暖的目的。 供暖系統(tǒng)的設計熱負荷是供暖系統(tǒng)設計的最基本依據(jù)，直接關系到供暖系統(tǒng)的方案選擇、供暖管道管徑和散熱設備的確定，關系到 供暖系統(tǒng)的使用效果和經(jīng)濟效益。同時它也是集中集中供熱系統(tǒng)設計的基本數(shù)據(jù)之一。因此關系到供熱熱源設備和供熱管網(wǎng)管徑的選擇及供熱系統(tǒng)能耗與社會環(huán)境效益。建筑熱工設計直接影響供暖熱負荷的大小，是建筑節(jié)能設計的重要內容。集中供熱系統(tǒng)的熱用戶主要包括供暖、通風、空氣調節(jié)、生活熱水供應和生產(chǎn)工藝用熱等用熱系統(tǒng)，這些用熱系統(tǒng)的熱負荷的大小及其性質是供熱規(guī)劃和設計的重要依據(jù)。 冬季供暖系統(tǒng)的設計熱負荷，應根據(jù)建筑物或房間得、失熱量確定 [3]。 (1)供暖房間失熱量 ①圍護結構的耗熱量。 ②加熱經(jīng)門、窗縫隙滲入室內的冷空氣的 耗熱量，稱冷風滲透耗熱量。 ③加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量，稱冷風侵入耗熱量。 ④戶間樓板或隔墻發(fā)成傳熱，稱戶間耗熱量。 ⑤通風系統(tǒng)將空氣從室內排到室外所帶走的熱量，稱通風耗熱量。 (2)供暖房間得熱量 ①最小負荷的工藝設備散熱量。 ②熱管道及其他熱表面的散熱量。 ③熱物料的散熱量。 (3)通過其他途徑散失或獲得的熱量 不經(jīng)常的散熱量，可不計入；經(jīng)常而不穩(wěn)定的散熱量，應采用小時平均值。對于民用建筑以及產(chǎn)熱量很少的工業(yè)建筑，熱負荷主要考慮圍護結構傳熱耗熱量、冷風滲透耗熱量、冷風侵入耗熱量、太陽 輻射得熱量。為簡化計算，太陽輻射得熱和冷風侵入耗熱量，分別在圍護結構傳熱耗熱量中按一定比例進行附減和附加。 9 供暖設計熱負荷的計算 房間的熱負荷 Q 主要包括以下幾部分： Q Q Q Q Q Q 43321 ????? (31) 式中 ,Q1——圍護結構耗熱量； Q2——冷風滲透耗熱量； Q3——冷風侵入耗熱量 。 Q4——戶間傳熱耗熱量。 在該住宅樓的設計中，只對上層的住宅進行供暖，底層的地下室不進行供暖。根據(jù)北京市標準采暖 熱負荷計算不應計算設有加熱管道地面的耗熱量。 1~18層的住戶按照由北向南、由西向東依英文字母順序進行編號，各戶內房間依據(jù)不同用途進行了說明即標記。 圍護結構的耗熱量 (1)圍護結構的基本耗熱量： attKFQ wn )(1 ??? (32) 式中 ， K——圍護結構的傳熱系數(shù)， W/m2K ； F——圍護結構的計算面積 ， m2； nt ——冬季室內空氣的計算溫度， ℃ ； wt ——冬季室外空氣的計算溫度， ℃ ； α——圍護結構的溫差修正系數(shù)；是用來考慮供暖房間并不直接接觸室外大氣時，圍護結構的基本耗熱量會因內外傳熱溫差的削弱而減少的修正，