辐射供暖设计对于地暖系统来讲是整个系统的灵魂。辐射供暖设计的好坏是保证地面供暖工程质量及达到预期运行效果的前提条件,是从源头上解决供暖不热或过热这两种极端现象的根本举措,不然一旦地面供暖安装完成,将很难挽回。由于地面供暖的特殊性,计算房间采暖热负荷和散热量时,除依据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》、《辐射供冷供暖技术规程》外,还应结合以下因素对室内热损失计算进行调整和修正,本文将从以下几方面来分析。
一、散热量计算应注意的问题
1、垂直相邻的各房间,除顶层外,各层均应按房间供暖热负荷扣除来自上层的热量,确定房间所需的热负荷。如表一、表二中所示,在《辐射供冷供暖技术规程》中当供水温度平均为45℃时,有本层的散热量,同时也有向下的热量。
表一:辐射供暖设计散热量表
表二:空气源热泵辐射供暖设计散热量表
在表二中,采用空气源热泵辐射供暖时,当供水温度为45℃时,也有本层的散热量,同时也有向下的热量。需注意的是当供水温度为平均45℃时和供水温度为45℃时的两者之差。在辐射供暖设计时采用不同热源及温差,应注意散热量计算。
2、采用分户独立式热源或集中供暖分户热计量的住宅,应考虑间歇供暖和相邻房间不供暖时户间传热等因素,并适当修正系数,确定房间热负荷值。
3、采用辐射供暖设计时应考虑辐射供暖地面的遮挡物对散热的影响。户式辐射供暖设计应考虑住宅客厅、卧室内的无腿沙发、大立柜等遮挡物覆盖地面,考虑家具遮挡对地面散热量产生的影响。实际上对于有家具遮挡的地面,也并不是完全不散热。
所以,对于地面辐射供暖有必要提出地面计算覆盖率的概念。对于低温热水地面辐射供暖,地面计算覆盖率并不是家具对地板的纯几何遮挡率,而是考虑家具遮挡对地面散热量产生的影响,并对其进行修正之后的覆盖率。各功能房间计算覆盖率与单位面积应增加散热量的修正系数见下表。
4、由于辐射供暖散热较对流散热高2℃~3℃,故供采暖热负荷宜取房间常规计算供暖负荷的90%或将房间温度降低2℃计算。
二、地暖环路设计应注意几个问题
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。埋设于填充层内的加热管不应有接头,这是《辐射供冷供暖技术规程》中所规定的内容,但在实际工程中很难做到,原因如下:
1)加热管铺设后未实施填充层之前不应有接头。
2)填充层施工验收后,发现加热管损坏,需要增设接头时,应先报建设单位或监理工程师,提出书面补救方案,经批准后方可实施。
2、热源为集中供暖系统时,加热管每环管长设计不大于m。以独立式燃气炉为热源的系统,应控制加热管长不大于80m,以减小阻力,需特别注意阻力平衡和管内流速问题。对于热泵热源与地暖系统的选型,应注意几点:首先应注重热泵热源供回水温度及温差;另外要考虑加热管径管的设计选型;还要对加热管长度设计进行确定;对地暖模块厚度重新选择。
1)地暖管外径宜小于Dn13mm;
2)地暖模块管道间距为mm左右;
3)地暖模块厚度不宜小于30mm;
4)地暖管铺设长度范围宜在80m~m;
5)进水温度为45℃左右,供回水温差为5℃。
空气源热泵辐射供暖末端
3、辐射供暖设计时应特别注意,同一组地暖分水器上管长应尽量保持一致,避免造成系统阻力失衡和管材浪费。
4、辐射供暖设计时应在施工图中标注伸缩缝设置及侧面绝热层设置,使施工安装时有依据可溯。
1)伸缩缝设置要求:当地辐射地面面积超过30㎡或边长超过6m时,应按不大于6m的间距设置伸缩缝,伸缩缝的宽度不应小于8mm。
2)侧面绝热层设置位置及材料要求:
(1)在与内外墙、过门、柱等垂直构件交接处应设不间断的侧面绝热层;
(2)侧面绝热层采用聚乙烯泡沫塑料板,厚度应为20mm,聚乙烯泡沫塑料板接头处应采用搭接方式来连接;
(3)侧面绝热层填充材料宜采用高发泡聚乙烯泡沫塑料。侧面绝热层填充材料应采用搭接方式连接,搭接宽度不应小于10mm;
(4)伸缩缝填充材料与墙、柱应有可靠的固定措施,与地面绝热层连接应紧密,伸缩缝宽度不宜小于10mm。图为辐射供暖设计时常用的侧面绝热层填充材料图片。
辐射供暖设计时常用的侧面绝热层填充材料
5、为确保填充层地面不开裂,辐射供暖设计时首先考虑在加热管下部或上部辅设一层直径为Φ4mm,网格间距x钢丝网。另外,对分、集水器加热管局部过密处在管上皮加一层直径为Φ2mm,网格间距x钢丝网或钢板网,另外为保障地面温度的均匀性,钢丝网或钢板网铺设长度应大于密集处。图为防止填充层地面开裂,辐射供暖设计时常用的钢丝网图片。
辐射供暖设计时常用的钢丝网
三、系统参数设计应考虑的问题
1、无论何种热源,地面供暖与供回水系统的温度、水量和所用压差等参数都应匹配。
2、供水温度宜小于60℃,供回水温差应小于10℃,系统工作压力不宜超过0.8MPa。
3、应特别注意在设计选择参数时,加热管内流速不得小于0.25m/s,否则会产生气塞现象。
4、分、集水器设计选型要求。辐射供暖设计系统中分水器、集水器的直径选型非常重要。当前市场上分水器、集水器直径有Dn20mm、Dn25mm、Dn32mm、Dn32mm等多种规格,在供暖设计中如何选择?首先根据《辐射供冷供暖技术规程》有关规定:
1)最大断面流速不宜大于0.8m/s;
2)每个分水器、集水器分支环路不宜多于8路;
3)每个分支环路的供回水管上均需要设置可关断阀门;
4)分水器、集水器应安装下列阀门和附件。
在分水器之前的供水连接管道上,顺水流方向应安装阀门(柱塞阀、球阀)、过滤器及泄水管;在集水器之后的回水连接管上,应安装泄水管并加装平衡阀或其他可关断调节阀。
四、小结
本文总结了辐射供暖水地暖设计中经常出现的一些问题,通过分析以上问题后希望设计者努力使地暖设计更加完善。其实从事地暖设计是一门集设计细节、材料选择、施工安装、维保管理各环节为一体的供暖系统隐蔽性工程,因此对工程各环节质量要求非常严格。无论哪一个环节出现漏洞,都会对整个供暖系统50年以上的安全使用寿命产生致命的影响,进而直接影响地暖行业的声誉及地暖施工安装公司的自身的利益。另外,辐射供暖水地暖设计者必须熟读熟记相应规范,做到准确计算,设计内容表达准确,不漏项,为促进地暖行业的发展发挥设计者应尽的义务。
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