隨著社會的不斷發(fā)展以及人們生活水平的提高,人們對于環(huán)保的意識也隨之加強(qiáng),對于建筑物也有了節(jié)能、環(huán)保等要求。在建筑中,低溫地板輻射采暖是一種比較舒適、環(huán)保的新型采暖方式,在國外發(fā)達(dá)國家當(dāng)中,該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。在我國,這種采暖技術(shù)也逐漸發(fā)展起來,因其舒適度高、影響小、節(jié)能環(huán)保等特點而逐漸被應(yīng)用在建筑工程當(dāng)中。在實際生活中,由于這種采暖系統(tǒng)的發(fā)展還不夠完善,仍然存在一些問題與不足。本文就低溫地板輻射采暖系統(tǒng)在建筑當(dāng)中的應(yīng)用存在的問題進(jìn)行分析,以供參考。
關(guān)鍵詞:熱采暖系統(tǒng);采暖設(shè)計;設(shè)計理論;分析
我們將低溫地板輻射采暖系統(tǒng)與傳統(tǒng)的散熱器進(jìn)行主要分析,從傳熱原理上來看,地板輻射采暖的輻射比傳統(tǒng)的散熱器要大很多,傳統(tǒng)的散熱器通常是以對流形式而運(yùn)行的,所以在室內(nèi),這兩種方式才工作原理也就大有差異。對于低溫地板輻射采暖系統(tǒng)在建筑中的運(yùn)用進(jìn)行主要分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其主要存在幾個問題:室內(nèi)偏熱、地面溫度偏高、地面溫度分布不均勻等。
一、室內(nèi)溫感偏高的原因分析
1. 在進(jìn)行低溫地板輻射采暖工程中,由于施工人員沒有將其傳熱原理分清,從而在散熱原理方面出現(xiàn)失誤,此時如果對采暖負(fù)荷進(jìn)行計算的話顯然是不合理的。當(dāng)在一定的氣溫條件下,與對流采暖方式相比,輻射采暖會避免室內(nèi)的溫度突然升高,這樣就會有利于降低墻面對于人體的對流傳熱,此時,人們感受到的熱溫度就是實際感受的溫度,而實際感受到的溫度一般會比室內(nèi)的溫度高出3℃左右,也就是說,在人們保持相同舒適感的條件之下,輻射采暖就會比對流采暖方式使室內(nèi)的溫度低3℃左右。
2. 如果施工人員在確定采暖負(fù)荷值過程中并沒有考慮到室內(nèi)的底板的傳熱容量,同樣也會造成室內(nèi)溫度偏高。
3. 在施工過程中,由于施工人員忽略了建筑的實際情況,而是只按照相關(guān)資料來進(jìn)行查取管間距,或者是按照自己豐富的經(jīng)驗來進(jìn)行施工,也會造成室內(nèi)溫度偏高。我們根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)知識進(jìn)行分析,如果加熱管是交聯(lián)聚乙烯塑料管的情況下,公稱外徑為20mm,填充層厚度為60mm,供回水溫差為10℃時,不同加熱管間距和不同平均水溫時的地板散熱量。當(dāng)填充層厚度改變時,如改為55mm,地面層熱阻減小,地板散熱量加大,從而使室內(nèi)溫度升高,室內(nèi)偏熱。同理,供回水溫差的改變,管間距的增減,管內(nèi)平均水溫的變化,也將影響地板散熱量的大小。如某工程設(shè)計時供回水溫度為50℃/40℃,室內(nèi)溫度為18℃,管間距為250mm,地面層為木地板,地板散熱量約89w/m2。由于某種原因?qū)嶋H供回水溫度改為55℃/45℃,供回水溫差沒有變,施工時未做變更,結(jié)果實際運(yùn)行時,室內(nèi)溫度卻高達(dá)23~24℃,溫升約5~6℃,地表溫度也升高了5℃左右。
因此設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行細(xì)致的計算,否則不僅偏離設(shè)計要求,而且也將浪費(fèi)能源。
二、造成地面溫度偏高的原因
地面溫度過高,長久之后人體也會感到不適,而且對地面覆蓋物也有一定影響,因此根據(jù)衛(wèi)生要求、人體熱舒適性條件和房間用途,對地面溫度做了一些規(guī)定。
在工程中引起地面溫度偏高的直接原因主要有以下幾個方面。
a 負(fù)荷偏大
由于多種原因,造成設(shè)計熱負(fù)荷偏大。由于室內(nèi)熱負(fù)荷偏大,將使地板單位面積散熱量增加,地板表面平均溫度也增大。
b 供回水平均溫度偏大
當(dāng)供回水平均溫度升高時,室內(nèi)溫度升高,地表溫度也升高。
c 埋管深度不夠
在實際生活中,由于有些房地產(chǎn)商為了節(jié)約成本,降低工程造價,在高層建筑中將房子的層高降低,再叫上居民為了能夠增加層高,往往會埋管過程中減小深度。當(dāng)加熱管埋得比較淺時,底板在采暖過程中就會發(fā)生熱阻力小的效果,此時室內(nèi)的某個面積的溫度就會逐漸上升,以致于室內(nèi)地面的溫度偏高。由于加熱管埋的深度不夠,地面的溫度往往會與加熱管表面的溫度相一致。
三、地面溫度分布不均勻
地面溫度分布均勻程度主要受埋管深度h、管間距s大小、布管方式等影響。
1、埋管深度與管間距
沿?zé)崃骶€方向填充層的熱阻是變化的,這樣使得輻射板表面是不等溫面,管頂所對應(yīng)的地面溫度tb最高,當(dāng)相鄰兩加熱管中的熱水溫度相等(t1=t2)時,兩管中間處的地面溫度tS/2最低。埋深h越小,(tb-tS)/2越大,地面溫度分布越不均勻。因此埋深減小不僅導(dǎo)致地面溫度偏高,并且使地面溫度分布不均勻。
總之,管間距越小,埋深越大,地板表面溫度越均勻,因此設(shè)計時應(yīng)注意這一點。
2、布管方式
沿加熱管水流方向,水溫逐漸降低。兩管內(nèi)水溫相等的情況,當(dāng)兩管內(nèi)水溫不等時,如t1>t2,則等溫線和熱流線分布。
溫度最低值不在s/2處,而是偏向溫度較低的一側(cè)。地板輻射采暖常用的布管方式有平行排管式,蛇形排管式及回字形盤管式,如圖3所示。圖中表示了各種布管方式地板表面溫度變化情況。第一種方式地板表面平均溫度沿水的流程方向逐步均勻降低;第二種方式地板表面溫度在小面積上波動大,但平均溫度分布較均勻。第三種方式輻射板表面平均溫度也是沿水的流程波動,如果布置合理,輻射板表面平均溫度波動將很小,溫度分布更均勻。
3、其他情況
由于沿外窗或外墻側(cè)熱損失較大,一般將高溫管段優(yōu)先布置在該處,或在沿外窗外墻一定范圍內(nèi)布管密些,即縮小管間距。這一點工程設(shè)計中基本注意了,但個別工程在這些地方布管過密,沿外窗外墻側(cè)地面溫度偏高,加大了熱損失。
對于局部區(qū)域溫度過高的情況(如加熱管出口處溫度較高,而且布管較密),當(dāng)對該處地面溫度有要求時,應(yīng)在加熱管上方加裝隔熱板。這是工程中常出現(xiàn)的問題,由于布水器有多個分支管,且出口間距一般為80~100mm,因此出口處地面溫度往往偏高,有的甚至超過規(guī)定溫度,對地面材料產(chǎn)生了一定破壞,因此設(shè)計中應(yīng)注意。
四、設(shè)計中應(yīng)遵循的步驟
綜合以上諸多問題,多是由于設(shè)計中沒考慮輻射采暖的特點而造成的。地板輻射采暖設(shè)計看似簡單,實際設(shè)計中需綜合考慮室內(nèi)溫度、地面溫度高低、地面溫度分布均勻性等的要求,以及相互之間的關(guān)系。室內(nèi)溫度與地面溫度以及地板散熱量有很強(qiáng)的耦合性,某一者的變化將引起其他量的連鎖變化。
五、結(jié)束語
通過上述,我們對地板輻射采暖進(jìn)行了深入分析,了解到其主要存在的問題,并將其與傳統(tǒng)的散熱器進(jìn)行分析,結(jié)論:1)從傳熱原理上來看,低溫地板輻射采暖系統(tǒng)主要采用的是輻射采暖方式,而傳統(tǒng)的散熱器主要采用的是對流采暖方式所以在確定采暖負(fù)荷值的過程中一定要對這兩者進(jìn)行區(qū)別開來;2)地板輻射采暖在工作過程中,往往會存在室內(nèi)溫度偏高、地面溫度偏高和表面散熱不均勻等問題,所以在施工過程中,施工人員一定要對于傳熱量的變化進(jìn)行分析;3)在進(jìn)行管道分布過程中,一定要保證其分布與地面溫度相適應(yīng)。
總而言之,在進(jìn)行低溫地板輻射采暖設(shè)計與施工過程中,施工人員應(yīng)該對其進(jìn)行認(rèn)真計算,切勿只是根據(jù)自己豐富的經(jīng)驗進(jìn)行施工,一定要從實際出發(fā),只有這樣,才能在不浪費(fèi)資源的情況下保證室內(nèi)的舒適感,為人們提供一個良好的環(huán)境。