通过对某住宅户内低温地板辐射供暖末端设计,对其设计概况进行介绍,对负荷计算、盘管间距进行分析研究,以达到对住宅户内低温地板辐射供暖设计指导的目的。

1 概要

低温热水地面辐射供暖。俗称“地暖”。由于具有舒适、卫生、节能、不影响室内观感、占有室内面积与空间小等优点,近年来在建筑中使用越来越多。但是对其热负荷计算、盘管间距不少设计人员存在疑问,本文以具体工程为例,就以上几点疑问,对具体项目进行具体分析。

1.1项目概况

本项目住宅楼位于山东省潍坊市,地下一、二层为储藏室;地上一至二十七层为住宅,二十八层局部住宅。建筑面积14582.51m2,其中地上建筑面积13549.80m2,地下储藏室建筑面积1032.71m2,建筑高度85.00m。为一类高层住宅建筑,耐火等级为一级,地下室耐火等级为一级,抗震设防烈度为7度。

1.2设计参数

1.2.1室外计算参数

冬季供暖室外计算干球温度:-7℃;通风室外计算温度:-2.9℃;冬季室外平均风速:3.5m/s;室外大气压力:1022.1hPa, 最大冻土深度:50cm。

2.3.3 供暖系统工作压力

系统最低点工作压力:低区为0.80MPa;高区为1.25MPa。

2.3.4供暖系统

采用共用立管的分户独立系统形式。

2.3.5热力入口

按楼设置热力入口,入口装置均安装在地下一层专用热力入口抄表间内。

2.3.6入户装置

入户装置与共用立管一同设于户外公共空间水暖合用管道井内,管道井层层封闭。

2.3.7温度控制

地暖系统采用分户整体温控方式,在公共管井内每户的回水支管上安装远程控制电热两通调节阀,温控面板设于客厅或餐厅距地1.4m的内墙上(或与室内照明开关并排设置)。

2.3.8热计量

本工程采用楼前超声波热量表作为贸易结算热表,采用分户热量表进行热费的分摊。楼前热量表、分户热量表均应具备数据通讯和运传功能。

2.3.9地暖盘管采用PE-RT管道。

负荷计算:以其中一个户型为例进行分析研究,负荷计算房间标号如图1所示。房间负荷如表2所示。

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(1)

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(2)

考虑家具及其它地面上的覆盖物对地面(散热面)遮挡所造成的散热量这件,对于住宅建筑,单位面积应增加散热量的修正系数,可参照表3确定。

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(3)

注:1.引自董重成等“地面遮挡对地板辐射采暖散热量的影响研究”。《全国暖通空调制冷2004年学术文集》。2.一般情况下,地面的遮挡率与房间面积乘反比,因此面积小的房间遮挡率宜取大值。3.面积范围可近似按内插法确定系数。

修正后各房间热指标见表4。

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(4)

PE-RT管木地板材料面层单位地面面积的向上供热量和向下供热量(W/m2)见表5。

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(5)

修正后各房间热指标与PE-RT管木地板材料面层单位地面面积的向上供热量和向下供热量比较后发现加热管间距采用400mm即可。由于加热管的辐射间距一般不应小于150mm,也不宜大于300mm的要求,故盘管间距均采用300mm即可。

顶层28层房间负荷见表6。

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(6)

同理比较发现顶层房间盘管间距采用400mm即可。由于加热管的辐射间距一般不应小于150mm,也不宜大于300mm的要求,故盘管间距亦均采用300mm即可。

其余层负荷均小于顶层及首层,故本楼所有户内盘管间距300mm敷设即可。确定供暖地面向上供热量时,应校核地表面平均温度,确保其不高于表规定的限制。地表面平均温度宜按式(1)计算。

设计几种建筑供暖系统考虑的因素(住宅低温地板辐射供暖末端设计应用研究)(7)

地面:人员经常停留 宜采用的平均温度25~27℃ 平均温度上限值29℃。300mm盘管间距按照公式计算满足要求。

3 地暖设计总结

3.1热负荷计算

对于地暖系统来讲,地暖设计是整个系统的灵魂。地暖设计的正确是保证地板采暖工程质量及预期运行效果的前提条件,是从源头上解决采暖效果不是不热就是过热这两种极端现象的根本举措,否则,一旦造成即成事实,将无法挽回。 因地板采暖的特殊性,计算房间供暖热负荷和散热量时,应依据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》及JGJ142-2012《辐射供暖供冷技术规程》进行计算。地暖设计时采暖热负荷计算应注意以下几方面问题。

3.1.1敷设加热部件的地面,不存在通过地面向外的传热负荷,因此房间外围护结构热负荷不包括敷设加热部件辐射面的传热负荷。但是应注意辐射面向外的传热负荷应计算在辐射供暖房间热媒的供热量,即辐射供暖房间热媒供热量应包括辐射面向上用热量和向下传热量或向土壤的传热损失。此条解读为:房间热负荷计算时不必计算地面和下楼板的围护结构热负荷,仅仅是由于加热部件强制向下进行传热或强制向土壤传热,此部分热损失是客观存在的,因此房间热媒需要被动提供。

3.1.2全面辐射供暖室内设计温度可降低2℃,这里要注意是全面辐射供暖的要求。局部辐射不可降低。实践证实,人体的舒适度受辐射影响很大,欧洲的相关实验也证实了辐射和人体舒适度感觉的相互关系。根据国内外资料和国内一些工程的实测,辐射供暖用于全面供暖时,在相同热舒适条件下的室内温度可比对流供暖时的室内温度低2℃。

3.1.3采用分户独立式热源或集中采暖分户热计量的住宅,应考虑间歇采暖和相邻房间不采暖时户间传热等因素,并以适当修正系数,确定房间热负荷值。也就是说相邻两户应考虑顶板与上户的户间传热因素及相邻两户的分户墙应考虑户间传热因素。

3.2地暖设计时传热量计算应注意的问题

3.2.1在住宅中,应考虑家具遮挡等因素对散热量的影响。

3.2.2垂直相邻各房间,除顶层外,各层均应按房间采暖热负荷扣除来自上层的热量,确定房间所需热负荷。

3.2.3不同地面材质,散热量不同,为保证室温要求,设计时应尽量按散热量比石材低的木地板考虑,用户即使选用石材类做地面,也不会影响供暖效果。

3.2.4尽量考虑将生活热水管布置在地暖结构中,但应避免管线相互穿越。

3.3地暖设计时地板采暖环路设计中应注意的几个问题

3.3.1合理划分环路区域,尽量做到分室控制,同时避免与其它管线交叉,管材在地下铺设不应有接口。

3.3.2设计时应特别注意,同一分集水器上管长尽量保持一致,避免造成系统阻力失衡和管材浪费。

3.3.3加热管的辐射间距一般不应小于150mm,也不宜大于300mm;近年来随着建筑热工性能的改善,供暖负荷减少,要求管间距 大于300mm的情况时有出现,这时宜按照下列方法处理;

3.3.3.1 按实际需要适当增大加热管的敷设间距(英国标准BS EN 1264-2中管间距规定值为450mm);

3.3.3.2 按照局部辐射供暖方式进行设计,在远离建筑外围护结构的内部区域(本区域内几乎没有供暖热损失),不布置加热盘管。

3.4地暖设计时系统参数设计应考虑的问题

3.4.1供水温度不应大于60℃,供回水温差不宜大于10℃,系统工作压力不宜超过0.8MPa。

3.4.2无论何种热源,地板采暖与供回水系统的温度、水量和所用压差等参数都应匹配。

3.4.3应特别注意在设计选择参数时,管内流速不得小于0.25m/s,否则会产生气塞现象。

4 结论

本文通过对具体项目设计进行剖析,对低温地板辐射供暖热负荷计算和盘管设置进行详细的计算和验证,得出最后结论和地暖设计总结,结论为:以潍坊地区住宅为例,鉴于山东省居住建筑节能标准的一致性,山东地区住宅低温地板辐射盘管间距采用300mm即可。

参考文献

[1]《辐射供暖供冷技术规程》.JGJ142-2012

[2]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》.GB50736-2012

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施--暖通空调·动力》.2009

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