低温热水地板采暖系统的性能分析

低温热水地板辐射采暖系统是低温辐射采暖的一种，它是以低温热水（一般低于60℃）为加热热媒，加热盘管采用塑料管，预埋在地面混凝土垫层内。地板采暖因水温低，管路基本不结垢，多采用管路一次性埋设于垫层中的做法。

1.热负荷的计算

地板采暖房间热负荷的计算有以下两种：

（1）按原有供暖设计热负荷计算方法进行计算（参数不变），最后乘以0.9～0.95的热量折减系数。

（2）将原有供暖室内计算温度折减2～3℃作为设计依据来计算热负荷，计算公式为

Q_A=η₂（Q_W+η₁Q_H） （1-2-7）

式中，Q_A为地板采暖房间的热负荷（W）；Q_W为按现行设计规范计算的围护结构耗热量（W）；Q_H为室内换气耗热量（W）；η1为换气耗热量修正系数，见表1-2-2；η2为附加系数，连续采暖不采用分户计量时，η2=1.0，间歇采暖不采用分户计量时，η2=1.1～1.2，分户计量且带强制收费措施时，η₂=1.2～1.4。

说明：1）分户计量地板采暖系统最好通过计算确定户间传热负荷，尽量避免采用附加系数法；但所附加的热量不应统计在采暖系统的总热负荷中。

2）对于高大空间公共建筑不考虑高度附加。

3）计算局部辐射采暖系统的采暖热负荷时，可按以上方法计算的热负荷乘以采暖面积与房间总面积的比值和表1-2-3的附加系数确定。

4）进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为界分区，分别计算热负荷和进行管线布置。

表1-2-2 换气耗热量修正系数η1

表1-2-3 局部辐射采暖热负荷的附加系数η2

2.辐射板散热量

热水低温地板辐射采暖的散热由辐射散热和对流散热两部分组成。辐射散热量和对流散热量可根据室内温度和辐射板的表面温度分别按式（1-2-8）、式（1-2-9）计算。

辐射散热量

对流散热量

q_d=2.17（t_b-t_n）^1.31 （1-2-9）

式中，qf为辐射散热量（W/m²）；q_d为对流散热量（W/m²）；t_b为地板平均温度（℃）。

地板单位面积有效散热量为

q=（q_f+q_d）/α （1-2-10）

式中，q为地板单位面积有效散热量（W/m²）；α为考虑家具和地面覆盖遮挡物的有效面积系数（%），应根据实际遮挡面积确定。α值可参考表1-2-4的数值。

表1-2-4 住宅家具对地面遮挡的有效面积系数α

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注：1.面积小的房间遮挡率取大值。

2.面积范围内可采用内插法确定系数。

地板表面平均温度与单位地板散热量q之间的近似关系为t_b=t_n+9（q/100）^0.909 （1-2-11）

为保证人体的舒适感，地板平均温度应符合下列规定：

（1）人员经常停留区为24～26℃，最高不应超过28℃。

（2）人员短期停留区为28～30℃，最高不应超过32℃。

（3）无人停留区为35～40℃，最高不应超过42℃。

（4）浴室及游泳池为30～35℃。

当房间采暖热负荷比较大，计算得出的地板表面平均温度超过上述规定值时，应降低单位地板面积散热量，增设其他采暖设备，以满足房间热负荷。

3.水力计算

热水低温地板辐射采暖系统水力计算的目的是确定加热管的管径和必需的水压。

（1）加热管的管径计算。加热管管径采用限定流速法确定，按式（1-2-12）计算

d=0.0188（G/v）^0.5 （1-2-12）

式中，d为加热管内径（m）；G为通过某加热管的热媒流量（m³/h）；v为加热管内热媒流速（m/s）；加热管内热媒流速宜为0.35～0.5m/s，不应小于0.25m/s。

（2）系统所必需的水压。确定系统所必需的水压，就是要确定盘管管路的阻力损失。盘管管路的阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失两部分。由于盘管管路的转弯半径比较大，局部阻力损失很小，可以忽略，因此盘管管路阻力可近似认为是管路的沿程阻力。可按式（1-2-13）进行计算

式中，Δp_y为沿程阻力损失（Pa）；λ为摩擦阻力系数；ρ为热媒水密度（kg/m³）。λ值按布拉修斯公式计算为

式中，Re为雷诺数；μ为流体运动黏度，可取μ=0.52×10^-6m²/s。

考虑到分、集水器和阀门等的局部阻力，盘管管路的总阻力可在沿程阻力的基础上附加10%～20%，一般盘管管路的阻力损失在20～50kPa之间，每套分（集）水器环路（自分水器总进水管控制阀起，至集水器总出水管控制阀为止）的总压力损失，不宜超过30kPa。

4.设计注意事项

（1）低温热水地板辐射采暖的供水温度应计算确定，但不应超过60℃，供回水温差不宜大于10℃。同一热源输配系统的各房间，宜按相同的水温设计。当热源水温不满足要求时，应采取设置混水装置等控制水温的措施。

（2）地面辐射采暖热媒的温度、流量和资用压差等参数，应和热源系统相匹配，并设置可靠的控制措施。

（3）辐射采暖地板应由地面层、管道及填充层、绝热层、防水层（防潮层）等组成，土壤上部、与不采暖房间相邻楼板上部和住宅楼板上部的地板加热管之下，以及沿外墙的周边，应铺设绝热层；加热管应采用细石混凝土填充覆盖；辐射采暖地板铺设在土壤上时，绝热层以下应做防潮层，铺设在潮湿场所（如卫生间、厨房和游泳馆等）内的楼板上时，填充层以上应做防水层。

（4）每套分、集水器的分支路不宜多于8个，分水器前应设阀门和过滤器，集水器后应设阀门，分、集水器均应装设排气阀。主管路和各分支路之间均应配备手动调节阀。

（5）低温热水地板辐射采暖加热管的材质和壁厚，应按照工程要求的使用寿命、累计使用时间及系统的运行水温、工作压力等条件确定。加热盘管的高温管段宜优先布置在外围护结构侧，地面上固定设备和卫生器具下不应布置加热管道。