地板采暖节能的实现与应用

摘要：地板采暖广泛应用于德国、奥地利与端典等发达国家之中，而在我国，地板采暖技术的应用才处于起步阶段。地板采暖的优点诸多，在应用方面有其独特优势。地板采暖将以其既舒适又节能的优势，将成为未来建筑的采暖趋势，值得广泛推广使用。本文通过地板采暖传热过程分析，提出了对地板采暖的节能及应用。

关键词：地板采暖；传热系统；节能应用

引言：地板采暖是一种在地板层内埋设加热盘管的采暖方式，与一般的暖气片采暖方式或送风采暖方式相比，具有热媒温度低，人体舒适性好的优点。同时，由于散热由底向上，在相同的热媒温度下，热舒适性明显好于常规采暖技术，热量有效性大为提高。欧美国家采用地板采暖，已有几十年的历史。近几年来，在节能呼声的需求下，国内也有采用地板辐射采暖的安装报道和较多的传热研究分析报道，但较为详细的传热研究报道较少。由于地板采暖加热管置于地板中，不可避免地会出现热量向上下两个方向传递的热量分配问题。

地板采暖的物理模型与传热模型

地板采暖热媒盘管的布置有直线回折式、回字式和双管逆向布置等多种方式。无论哪种方式，最终都归结到管与管之间的地板内温度分布和地板表面与空气的传热上。地板采暖常用多层材料，以减少向下传热，因此，地板传热分析的模型简化为两个管在复合层中的传热问题。取两个管中心线之间区域作为计算对象，按照二维导热处理。

式中：

由于地板采暖的表面传热以辐射方式为主，故综合表面传热系数随温度的变化不容忽视，ho，h1都是温度的函数。传热的物理模型和计算网格见图1。

虽有很多文献介绍了地板辐射采暖的理论和工程设计思想，但较少分析地板热量向上、向下传递分配情况，且多介绍地板层的具体设计结构，较少给出楼板层内温度分布情况和埋管传热传热系数的计算方式。为了分析传热分配情况，按照混一结构、分层结构分别计算向上向下的热量分配。

2. 地板采暖的优点

2.1 提高采暖舒适度

俗语说到：“寒从脚下来”，离心脏部位最远的脚部是相对更容易发凉的。科学实验证明，对于人体来说，最佳科学理想的室内温度分布模式应该是足温顶凉模式。像传统的采暖方式，如空调与暖气片等，取暖效果则是上热下凉，还会给使用者带来口干舌燥等不良感觉。地板采暖(低温地板辐射采暖)给人的恰好正是足温顶凉的舒适感觉，十分适宜于人体的生理自然需求，也可以很好地预防因天寒而造成的一系列疾病。

2.2 可以有效节约资源

地板取暖通过地板辐射的方式可以有效减少热量的不必要支出，节约成本。地板采暖可让居住者一并感受到辐射温度和空气温度的双重取暖效果。室内的温度变化梯度相对较小，且十分均匀，热压相对较小，热量损耗相对较少，渗透冷气量较小。除此之外，低温地板辐射采暖实行分户分室控制。用户可根据居室条件，调节使用房间温度。地板采暖采用的是辐射传热方式，而对流传热会致使室内空间的上部温度较高，而下部的温度较低。相反的，辐射传热则是下部温度较高，顶部的温度较低。所以，尽量减少人体的高度之上空间的无效热的供给量。地板采暖给人带来的足暖顶凉感觉，与对流传热带来的顶热足凉感觉相比，人体的舒适感可能会低大约l～3℃，如室内温度降低10℃，可节能近10％。

2.3 增加房间有效使用面积

采用地板采暖，管道全部铺设在地面之下，采用一个集分水器进行控制，解决了传统采暖方式所无法避免的问题，如占用较大的室内面积。地板采暖不占使用面积。室内无暴露管道，利于家具布置、室内装修。

2.4 提高设设施的使用寿命

地板采暖所使用的盘管被埋入地面的混凝土之中。如果没有人为破坏的话，那么设施的使用寿命一般可以达到50年之上，而且不会出现诸如腐蚀、结垢等问题。一般情况下，暖气片必须要每8—10年更换一次，且接头处容易出现渗漏现象，这也就给居民带来了诸多不必要麻烦，而采用地板采暖技术可以很大程度上避免此类问题的出现。

3. 地板采暖技术的现实应用

3.1 地板采暖技术的设计工作

地板采暖技术的地面散热量、管间距、热负荷、水流量与布管形式等的确定，是根据欧洲地板采暖设计标准CEN(1994)ENl264、《暖通空调系统和设备》，以及学者巴格斯罗夫斯基Ⅸ建筑热等都给出了一些设计的计算方法与有价值的数据。

3.2 地板采暖技术的运行同调节

采用了地板采暖系统技术的房间的耗热量相对要小，当室内照明、人体、设备散热或是太阳光直射等因素使得室内热量发生一定变化时，对房间的温度影响以及其能带来与造成的波动，会远远大于普通材质的隔热性能建筑，这里，具体影响的程度，要依建筑物供暖系统调节而定。为集中调节取暖系统，有效依据室外的空气温度进行供热量的调节就需要依供热曲线的供回水温度进行有效的调节。不过，在绘制供热的调节曲线的时候，既要综合地考虑建筑物本身类型、耗热量大小以及热情性等因素，还必须想到热负荷分配的具体状况如何。地板取暖系统调节的有效性系数，在取决于建筑物的热惰性之余，还要取决于供暖系统本身的具体热情性情况，在非严寒地区，保温隔热性能较好的建筑，在冬季热负荷l0～20 w／m2，地板采暖自动调节能力范围可达30％～90％。德国研究者曾经做过普通的散热器供暖系统与地板采暖系统自动温度调节能力的对比研究。在不同室外温度下，室内的热量要考虑室外太阳辐射热与室内所散发出的热量的比较确定，其变化值要达到实验室耗热量的30％左右，实验表明，此两种系统均可将室内温度调至允许波动范围以内。地板采暖技术除其本身自动的调节功能外，还可凭借调节供回水混合比，以调节热媒的均温。若地板采暖技术采用夜间停用方式以减少耗能量，为有效地改善最终效果，清晨时恢复供暖的时间需尽量早些。此外，调节地面供冷系统，还要考虑到房间露点温度等诸多因素。

结束语：

地板采暖技术节能会受到建筑特性的影响，在采取和充分利用地板采暖技术为室内取暖的过程应用之中，要扬长避短，充分发掘地板采暖技术的优势所在。实现了工程没计的节能、舒适、经济性的平衡，在我国应该大力推广应用。

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