1、低温辐射式地板采暖系统的设计烟台东邦塑料建材有限公司 张琴一、系统组成地板采暖与所有的供暖系统一样都是由热源、热媒输送和散热设备三大主要部分组成根据三者的相互位置关系，供暖系统分为局部（单户）供暖系统和集中供暖系统：三大要素在构造上都在一起的称为局部（单户）供暖系统；热源和散热设备分别设置，用热媒管道相连接，由热源向各个房间或建筑物供给热量的供暖系统称为集中供暖系统。集中供暖系统中的地板辐射采暖系统包括热源（区域锅炉房和热电厂等） 、换热设备、热力管网、水泵、分/集水器、地热盘管等。局部（单户）供暖系统中的地板辐射采暖系统包括壁挂炉、循环泵、分/集水器、地热盘管及膨胀水箱等，系统组成见示意图（
2、一） 、 （二）：（一） 集中供暖的地板辐射采暖系统示意图1. 热源 2. 换热站3. 减压装置 4. 分/集水器5. 地热盘管 6. 二次管网 7. 水泵二、低温辐射式地板采暖的设计程序（一）建筑物热负荷的计算、围护结构耗热量的计算 Q1Q 1 KF（t n-tw）W：围护结构的传热系数 2 F：围护结构的面积 m2tn：冬季室内计算温度，比常规对流采暖方式中要求的室内计算温度低 2tw：供暖室外计算温度 ：围护结构的温差修正系数Q1：围护结构的基本耗热量 W 1 W = 0.86Kcal/h考虑到朝向、风力、高度的不同，对建筑物的耗热量会造成一定的影响，须对基本耗热量做一定修正，这样通过围
3、护结构的总耗热量 Q1综合表示为：Q1=（1+X g） KF（t n-tw） （1+X ch+Xf） WXch：朝向修正 % 见表Xf：风力附加率 % Xf0（二） 局部供暖的地板辐射采暖系统示意图1. 壁挂炉 2. 膨胀水箱3. 循环泵 4. 分/集水器 5. 地热盘管 Comment Wang1: Page: 3PP-BPP-R 管道企业生存与发展暨地板式采暖应用技术研讨会 2002年烟台低温辐射式地板采暖的设计张琴 3/14X g：高度附加率 % 15%X g0 ,房间高度大于 4米时，每高出 1米应附加 2%，但不应大于 15%。表 1 朝向修正率北、东北、西北 010% 东南、西南
4、-10%-15%东、西 -5% 南 -15%-30%2、冷风渗透耗热量 Q2在风力及热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内被加热。这部分冷空气所消耗的热量称为冷风渗透耗热量。Q=0.278V wCP（t nt w） WV：通过门、窗缝隙渗入室内的空气总量 m3/h见实用供热空调设计手册 w：供暖室外计算温度下的空气密度 kg/m3CP：冷空气的定压比热 CP=1Kj/Kg0.278：单位换算系数 1Kj/h=0.278W亦可按公式 Q2=0.278nkVnCP w (tn-tw) W计算nk：房间换气次数 次/h 。按下表 2选用。Vn：房间的内部体积 m3表 2 标
5、准换气次数 房间外墙暴露情况 nk一面有外窗或外门 1/42/3两面有外窗或外门 1/21.0三面有外窗或外门 1.01.5门厅 23、 冷风侵入耗热量 Q3冬季在风压及热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内，把这部分冷空气 加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。Q3=0.278Vw wCP(tn-tw) WVW：流入的冷空气量。亦可采用外门基本耗热量乘以下表中的系数进行计算，即：Q3 =NQ 外门N：考虑冷风侵入的外门附加率，按表 3采用。表 3 外门附加率外门布置情况 附加率一道门 65n%两道门（有门斗） 80n%三道门（有两个门斗） 60n%公共建筑和生产厂房的主要出入口 50
6、0%注：n 为建筑物的楼层数，对建筑物的阳台门不考虑冷风侵入耗热量。建筑物的热负荷 Q=Q1+Q 2+Q 3 W在此须说明 3 点：1、采用集中供暖分户计量或采用独立热源的住宅，应考虑间歇供暖，户间建筑热工条件和户间传热等因素。在房间计算热负荷的基础上要增加 20%30%的附加量，但不统计在集中供暖系统的总负荷内。2、若房间局部区域采用地板辐射采暖，其他区域不供暖时，地板辐射采暖所需的散热量可按全部区域供暖所需的散热量乘以下表 4 中的系数确定。表 4采暖区面积/房间总面积 0.80 0.55 0.40 0.25 0.20计算系数 1 0.72 0.54 0.38 0.303、房间进深大于 6
7、 米时，以距外墙 6 米为界分区当作不同的单独房间，分别计算供暖热负荷。4、地板辐射散热量包括向房间的有效散热量和向下层的传热量，计算房间的热负荷时应考虑在内。这里我们只介绍设计程序和设计方法。因这部分热量与地板辐射采暖的结构设计有关，在这里未作考虑。（二）地板表面平均温度 tEP 的确定1、 单位地板面积所需的有效散热量 q1q1=Q/F1 WQ：房间所需有效散热量 F1：房间地板有效散热面积 m22、地板表面平均温度 tEPtEP=tn+9(q1/100)0.909 tn：室内温度 注：地板表面平均温度 tEP 应符合下表 5 的要求PP-BPP-R 管道企业生存与发展暨地板式采暖应用技术
8、研讨会 2002 年烟台低温辐射式地板采暖的设计张琴 5/14表 5环境条件 适宜温度 最高温度 人员长期停留 2426 28人员短期停留 2830 32无人员停留 3540 42（三）管间距、水温的确定地面层所用材料不同（地砖、塑料、木地板、地毯）时，热阻值 R 会不同，相同条件下地面的辐射热量不同。在已知单位地板面积所需的散热量 q1 的条件下，查附录 1 选择所需水温及管间距。（四）供暖系统的选择常见的供暖系统有上供下回式、下供下回式、下供上回式等多种方式。具体方式的选择宜根据建筑物的具体条件（建筑平面的外形、结构尺寸） ，考虑到系统总造价及使用效果来选择合理的供暖系统。（五）膨胀水箱膨
9、胀水箱在系统中起着容纳膨胀水量、排气、定压的作用，有开式和闭式两种。开式水箱高处安装，闭式水箱就地安装。1、 开式高位水箱其容积依下式计算确定：VP=t maxVC L VP ：膨胀水箱的有效容积 L：水的膨胀系数 =0.0006L/ VC ：系统的水容量 Lt max 系统内的水受热及冷却时温度的最大波动值，一般以 20起算，地板辐射采暖系统中，tmax =60-20=40，以上公式可简化为：VP=0.024VC L求出所需的膨胀水箱的有效容积后，可按全国通用建筑标准设计图集 （CN5011）选用所需的型号。2、 闭式地位水箱即气压罐。气压罐的选用以系统补水量（总容水量的 4%）为主要参数选
10、取。规格型号参见实用供热空调设计手册 。注：单户采暖系统较简单，但膨胀水箱必须设置。集中供暖系统水的膨胀、补水等均在换热站进行，不在我们考虑的范围内。（六）水力计算低温辐射地板采暖水力计算的目的：A 确定系统各回路的水流量 G。B 确定各回路及系统的管径 。C 确定系统所需的循环作用压力。D 选择系统所需的循环泵。1、 系统水流量的确定 0.86Q G=tg-th Kg/htg-th：供回水温差。低温辐射地板采暖的供回水温差不宜大于 102、 管径 的确定 G=FV根据 F=d2/4 可推导出 =2+ m =d+2 其中 F：管道截面积 V：盘管内水流速。在 0.250.5m/s 之间为宜d
11、：管道内径 m：管道壁厚 m：管道外径 m3、 在已知流量 G、流速 V、管内径 d 的基础上我们可以求出各回路的循环作用压力。该压力用来克服管道对流体的沿程阻力和局部阻力。单位长度沿程阻力 i =V 2/2d Pa/m式中 =0.25/Re 0.226Re=Vd/沿程回路阻力 P=il Pa其中 Re：雷诺数：水的运动粘滞系数 m2/SV：水流速度 m/Si：单位长度沿程阻力损失 Pa/md：管道内径 mm：水力摩阻系数l：回路长度 m局部阻力按经验值估算取沿程阻力的 25%建筑给水硬聚氯乙烯给水管道设计施工验收规程VG4PP-BPP-R 管道企业生存与发展暨地板式采暖应用技术研讨会 200
12、2 年烟台低温辐射式地板采暖的设计张琴 7/14综合以上管道对水的阻力=沿程阻力+ 局部阻力=1.25il Pa以上计算过程较复杂，可查水力计算表（见附录 2）4、循环水泵的选择前面我们已计算出系统所需水流量 G 及系统对水的循环阻力，即整个系统中循环水泵要提供的水流量及要克服的阻力（扬程） ，扬程需在系统循环阻力的基础上考虑 10%的附加量。系统的设计计算过程如下：(1) 热力计算围护结构基本耗热量的计算 Q1Q1 F（t n-tw） 围护结构耗热量的计算 Q1Q1 =（1+X g） KF（ tn-tw）(1+X ch+Xf) W冷风渗透耗热量 Q2Q2 =0.278V w CP（t nt
13、w） W或 Q2 =0.278nkVnCP w (tn-tw) W冷风侵入耗热量 Q3Q3 =0.278Vw w CP(tn-tw ) W或 Q3=NQ 外门 W建筑物的热负荷的计算Q=Q1+Q 2+Q 3 W地板表面平均温度的确定tEP=tn+9(q1/100)0.909 q1=Q/F1 W管间距、水温的确定查附录 1供暖系统的选择膨胀水箱的确定VP=0.024VC L(2) 水力计算系统水流量 G 的确定 0.86QG=tgt h Kg/h管径 的确定=2+ m 管阻力的确定 沿程阻力+局部阻力 =1.25il Pa水泵的选择VG4PP-BPP-R 管道企业生存与发展暨地板式采暖应用技术研
14、讨会 2002 年烟台低温辐射式地板采暖的设计张琴 9/14附录 1 地板向房间的有效散热量表附录 1-1 地面层为水泥、陶瓷砖、水磨石或石料的散热量地面层热阻 R=0.02 (m2.k)/w下列供热管道间距(mm)条件下的地板散热量(w/m 2)平均水温()室温()300 250 225 200 175 150 125 10035 15182022248370625345927868594997827262521028675655410790796657112948371601179886746212110290776540 151820222410592837566116102928273
15、1221079787761281121029180135118107958414112311210088147129117104921531341211099545 151820222412711410596871401261161069614813412211210115513912811710716314613512311117115314112911717816014713512218616615314012850 151820222414913612711810916515014013012117315814813712618216615514413319117416315114020
16、018217115914720919117816615321819918617316055 1518202224171158149140131189174165155145199184173163152209193182171160220203191180168230212200188176241222209197184251231218205192附录 1-2 地面层为塑料类材料的散热量地面层热阻 R=0.075 (m2.k)/w下列供热管道间距(mm)条件下的地板散热量(w/m 2)平均水温()室温()300 250 225 200 175 150 125 10035 1518202224
17、6656494236726154463975645648407866585042816960524484716354458774655647907667584840 151820222483736659529180726557948375675998867870621029081736410693847567110968778691139990817145 1518202224100908376691099891837511410294877911910698908212311110294851281151069788132119110101911371231131049450 1518202
18、2241181071009386128117109102941341221141069813912711911010214513212311510615013712811911015514213212311416014613712711855 1518202224135125118111103147136128120113153141134126113160147139131122166153145136127172159150141132178164155146137184170160151141PP-BPP-R 管道企业生存与发展暨地板式采暖应用技术研讨会 2002 年烟台低温辐射式地板采
19、暖的设计张琴 11/14附录 1-3 地面层为木地板的散热量地面层热阻 R=0.1 (.k)/w下列供热管道间距（mm）条件下的地板散热量（ w/）平均水温（）室温（）300 250 225 200 175 150 125 10035151820222461514539356656494235685851443571605345377362554738766456494078665850428068605243401518202224766761544883726659528675686154897871635692817366589584766860988678706210189807264
20、451518202224928276706399898376691039386797110796898274111100928477115103958779119106989082122110101938450151820222410898928579116106999386121110103968912611510710092130119111103961351231151079913912711911010214313112211410555151820222412311410810195134123116109103139128121114107144133126118111149138
21、130122115155143135127119160147139131123164152143135126附录 1-4 地面层为以上铺地毯的散热量地面层热阻 R=0.15 (.k)/w下列供热管道间距(mm) 条件下的地板散热量平均水温（）室温（）300 250 225 200 175 150 125 100351518202224524439353556474236355849433735605144383561524640356354474135655548423567565043364015182022246557524741706156504472645852467566605347
22、776861554979706357508272655852847367605345151820222479716560548476706458877872666090817569629383777164968679736698888275681019184777050151820222492847973689990847873102938781751059690847810999938780112102968983115105989285118108101948755151820222410597928681113104999387117108102969012111210599931251
23、151091029612811911210599132122115108102135125118111104PP-BPP-R 管道企业生存与发展暨地板式采暖应用技术研讨会 2002 年烟台低温辐射式地板采暖的设计张琴 13/14附录 2 塑料管或铝塑复合管水力计算表附录 F-1 塑料管或铝塑复合管水力计算表计算内径/计算外径（mm ）流量12/16 16/20 20/25L/h m/s Pa/ m m/s Pa/ m m/s Pa/ m90 0.22 91.04108 0.27 125.76126 0.31 165.30144 0.35 209.44 0.20 53.07162 0.40 25
24、8.20 0.22 65.33180 0.44 311.17 0.25 78.77198 0.49 368.56 0.27 93.29216 0.53 430.07 0.30 108.89236 0.57 495.70 0.32 125.57252 0.62 565.35 0.35 143.13 0.22 46.70270 0.66 638.93 0.37 161.77 0.24 55.62288 0.71 716.42 0.40 181.39 0.25 62.39306 0.75 797.75 0.42 201.99 0.27 69.55324 0.80 882.90 0.45 223.57
25、 0.29 77.01342 0.84 971.78 0.47 246.13 0.30 84.86360 0.88 1069.3 0.50 269.58 0.31 92.80396 0.97 1255.7 0.55 319.21 0.35 109.97432 1.06 1471.5 0.60 372.49 0.39 128.31468 1.15 1697.1 0.65 429.28 0.41 147.93504 1.24 1932.6 0.70 489.62 0.45 168.63注：1、水利计算表按水温 10计算，当水温不同时，水的运动粘滞系数不同，要对阻力损失进行修正。计算阻力的水温修正系数计算水温 10 20 30 40 50 60 70阻力修正系数 1.00 0.96 0.91 0.88 0.84 0.81 0.802、 当壁厚与水力计算表中的壁厚不同时，应计算实际壁厚条件下的内径，并计算下列比值。水力计算表中的计算内径 K =实际壁厚条件下的内径实际流速=水力计算表的流速 K2实际阻力=水利计算表的阻力 K4.7743、 为防止水力失调，同一分水器分出的每个回路长度应尽量接近；为便于水的循环，每个回路的阻力不宜超过 0.3Mpa。
