浅谈对地热采暖技术的认识与研究

张春艳余建国

张春艳余建国（河南省城市规划设计研究院有限公司）

摘要：低温地板辐射采暖技术作为一种建筑节能技术，由于具有舒适、节能、维护使用方便、节约室内面积等优点，赢得了人们的喜爱。本文结合自己的工作经验，就地热采暖技术的特点和出现的问题作以分析，以便于同行交流和学习。

关键词：地热采暖技术特点节能

0引言

低温地板辐射采暖技术作为一种建筑节能技术，能对房间的热微气候进行相应调节，是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统，可利用地热、太阳能或各种低温余热作为热源。目前，低温热水辐射供暖系统使用较为广泛，有时也将低温热水辐射采暖系统简称为低温地板辐射采暖系统。低温热水地板采暖是以整个地面作为散热器，以低温热水为热媒，通过在地板结构层内铺设管道，并给管道内注入40～60℃的低温热水在管内循环流动，加热整个地面，使表面温度上升20～29℃左右。地热供暖不需要在室内布置散热器，热空气由下向上散发，符合人的生理特点，且具有室内温度分布均匀、舒适性好、节约能源、少占室内的有效空间，便于布置家俱等优点。特别是近两年来“以塑代钢”的推广，由于PPC和PEX管材自重轻，保管、搬运、安装均十分方便，管道连接十分方便，辐射采暖用于节能建筑的采暖，更显示出其优越性，是一种具有发展前途和推广价值的采暖方式。

1国内外低温地板辐射采暖技术的发展动态

地热采暖技术早在20世纪20年代就在发达国家开始应用，受到当时的技术条件和材料工业的限制，只能用钢管、陶瓷管、铜管作为地板辐射供暖的加热管。这些材料由于接口多，成本高，易渗漏，特别无法避免电化学腐蚀、氧腐蚀、结垢等等问题，使地热采暖技术受到极大的限制。，随着塑热工业的飞速发展，80年代中期首先由瑞士GeorgeFisher公司生产出一种坚韧性好、抗腐蚀性强的塑料管，这种塑料管英文命名为Polybtenl，简称“PB”管。由于PB管导热性好，具有耐热、抗冻、耐压等诸多优点，因而大大提高了地板辐射采暖技术的可靠性和安全性，使得此项技术得以大面积推广。

我国自50年代开始就有一批科技工作者开始对地板辐射采暖技术进行研究，80年代末到90年代初，分别从德国和韩国引进了聚丁稀低温热水采暖技术，该项新技术在一些住宅工程进行实际使用，并经国家有关部门鉴定，且被国家建设部列为技术成果推广项目。从此，我国开始研发、应用塑料质类管材低温地板采暖技术，近几年随着硬聚氯乙稀塑料管材技术的发展，交联管等新材料的相继出现，使低温地板辐射采暖技术也越来越被认同，并得到了一定的推广应用。

2地热采暖的特点及优势

2.1提高了居民的舒适度，有益于健康传统的采暖方式有暖气片对流或集中空调热风采暖，这两种方式热空气集中在房间的中上部和上部，室内温度分布不均，上热下凉，采暖时使人们有口干舌燥的感觉，据有关资料显示，通常人们感觉适宜的脚部温度为24℃，头部温度为20℃。地热采暖采用室温由下而上随着高度的增加温度逐步下降的方式，室内地表温度均匀温度曲线正好符合人的生理需求，给人以脚暖头凉的舒适感受，，促进居住者足部血液循环，从而改善全身血液循环，促进新陈代谢，并在一定程度上提高免疫能力。另外地板辐射采暖与空调、暖气等通过强制对流循环热风供暖相比，水分散失较少，空气中灰尘流动要小得多，空气对流减弱，克服了传统散热器供暖方式造成的室内燥热、口干舌燥等不适。所以地面辐射采暖以其无污染、不干燥、无噪音、不闷热、节能而被称为“绿色采暖”。

2.2降低了室内设计温度利用低温热水地面辐射供暖向室内供暖时，热量主要以辐射方式传送，辐射散热量占总散热量50%～60%，这种传送方式直接迅速，热量无需通过任何介质便可传给供对象，提高了热效率。人体的舒适度取决于室内平均辐射温度，当采用地板辐射采暖时，由于室内围护结构内表面温度的提高，所以其平均辐射温度也要加大，一般室内平均辐射温度比室温高1～3℃，所以室内设计温度可以比其它供暖形式降低1～3℃。因此地板供暖可以用较低的室内设计温度得到散热器较高室内设计温度相当的供暖效果，室内设计温度的降低，意味着室内供暖热负荷的降低，即节省了供暖能耗，节约了能源。

2.3节省室内空间，无噪音地板辐射采暖的加热管埋置于地面下，与建筑构造相结合，安装较隐蔽，不占用房间和地面有效面积，室内美观宽敞，可以自如地装修墙面、地面、摆放家俱。因此，采用这种采暖方式，不仅相对的增加了建筑面积，减少室内环境的破坏，而且也避免了包装暖气设备所带来的能源和装修资金的浪费。另外目前我国楼板一般选用预制板或现浇板，其隔音效果极差，采用地板采暖增加了保温层，具有非常好的隔音效果，可降低噪音污染。

2.4分户控制，实现了采暖的个性化服务目前我国采暖收费基本上是采用按采暖面积计费的方法，这种计费方法存在很多弊病。导致能源极大的浪费。最合理的计费方法应该是按用户实际用热量来核算。要采用这种计费方法，就必须进行单户热计量，要进行单户热计量的前提是每个用户的采暖系统必须能够单独进行控制，这点对常规采暖系统是不容易做到的。因为散热器采暖一般是单管顺流系统，如果想控制一户，就势必限制半个单元的供热，这显然是不可能实现的。而采用辐射采暖则可以非常方便的得到解决，这样只需在供回水管与每户的分配器之间装设锁闭阀，即可实现单户控制。据相关统计数据说明，采用按热计量收费来代替按采暖面积收费可以节约能源20～30%。

3低温地板辐射采暖工程存在的问题

3.1室内温感偏高室内温感偏高这是因为未考虑辐射采暖与对流采暖的区别，直接将对流采暖负荷作为辐射采暖负荷进行计算。在相同的热源条件下，辐射采暖时壁面温度比对流采暖时高，其减少了墙壁对人体的冷辐射，而人对室内热环境的感受常以实感温度来衡量，实感温度可比室内环境温度高2~3℃。另外供回水温差的改变，管间距的增减，管内平均水温的变化，也将影响地板散热量的大小，有的设计人员按参考资料提供的地板散热量直接查取管间距，甚至根据经验确定管间距，而忽略了其适用条件。因此设计时应进行细致的计算，否则不仅偏离设计要求，而且也将浪费能源。

3.2地面温度偏高地面温度过高，时间长久后人体会感到不适，而且对地面覆盖物也有一定影响。在工程中引起地面温度偏高的直接原因主要有：①由于某些原因，造成设计热负荷偏大，由于室内热负荷偏大，将使地板单位面积散热量增加，地板表面平均温度也将增大；②有些房地产开发商为了降低房屋造价，将层高减小，用户为了保证室内足够的净高，有的采用减小加热管埋深的做法。埋深减小，地板热阻也将减小，单位面积地板散热量却增加了，从而使得地面温度偏高。

3.3地面温度分布不均匀地面温度分布均匀程度主要受埋管深度、管间距大小、布管方式等的影响。埋深减小不仅导致地面温度偏高，而且使地面温度分布也不均匀，这是因为沿热流线方向填充层的热阻是变化的，这样使得辐射板表面是不等温面，管顶所对应的地面温度最高，两管中间处的地面温度最低。另外布管方式对地面温度分布影响也比较大，采用平行排管式采暖，地板表面平均温度沿水的流程方向逐步降低；采用蛇形排管式采暖，地板表面温度在小面积上波动大，但平均温度分布较均匀；采用回字形盘管式采暖，地板表面平均温度也是沿水的流程波动，地板表面平均温度波动将很小，温度分布更均匀。房间内具体采用何种方式应根据房间用途，房间热工热性，遵循温度均匀分布原则而定。

参考文献：

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[2]张伟，朱家玲等.低温地板采暖与散热器采暖效果的对比分析[J].太阳能学报.2005(3).

[3]中国建筑科学研究院.《JGJ142-2004地面辐射供暖技术规程》.中国建筑工业出版社.