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今天我們分享的是國外典型的舒適住宅地暖工程案例，結合之前案例來看，地板輻射采暖確實是低層建筑，尤其是獨棟別墅經(jīng)常采用的冬季采暖系統(tǒng)。

1.地板輻射供暖系統(tǒng)原理

　　隨著經(jīng)濟的增長，人們對于生活質量的要求也日益提高，尤其是近年來，建筑業(yè)逐步成為國民經(jīng)濟發(fā)展的主要增長點，建筑的功能性和舒適性也有了很大的進步，于是，在供暖方面也出現(xiàn)了各種新型方式，其中地板輻射供暖系統(tǒng)，以其室內溫度均勻性好，無吹風感，舒適性好，符合人體的生理要求，以及不影響室內使用面積等優(yōu)點被人們廣為接受，推廣的速度非?？欤嘈旁诓痪玫膶?，隨著地板供暖輻射采暖輻射技術的日益完善，在多種供暖方式中，其將會成為主要的供暖方式。

　　目前，地板輻射供暖主要采用兩種結構形式：水系統(tǒng)地板供暖和發(fā)熱電纜地板供暖（電熱膜）。前者將蓄熱體的構造層進行換交換，并經(jīng)過構造層的熱量傳遞，由地板均勻地向室內輻射熱量，同時在冷熱空氣的比重差作用下，產(chǎn)生了空氣的自然對流現(xiàn)象，從而創(chuàng)造出具有理想溫度分布的室內熱空氣，使室內環(huán)境達到人體感官最舒適的狀態(tài)，達到供暖的目的，后者將發(fā)熱電纜埋設在地面下，利用電力加熱地面墊層而實現(xiàn)供暖。此處主要針對前一種水系統(tǒng)地板供暖進行介紹。

2.地板輻射供暖系統(tǒng)構成

　　一個完整的地板供暖系統(tǒng)包括了熱源、采暖管路系統(tǒng)、分水器、集水器、水泵、補水/定壓裝置及閥門、溫度計、壓力表等。

地暖系統(tǒng)主要設備示意

　　任何置于室內陸板的輻射采暖系統(tǒng)通常要包括發(fā)熱水、保溫（防潮）層、填料層等部分。地板采暖常用的發(fā)熱體是水管。水管中通入30~60℃的熱水，依靠熱水的熱量向室內供熱。

　　為了防止水管的熱量向下傳遞，一般在水管底部鋪設保溫（防潮）層。特別是在建筑物的底層，向下的熱量傳遞是純粹的熱損失，所以必須設置保溫層， 以及可能地減少這種熱損失。保溫材料應盡量選用密度小、輕質、有一定承載力、熱阻高、吸濕率低、難燃或不燃、不腐不朽的高效保溫材料，熱阻大可以減小使用厚度從而減少建筑層高損失，輕質可以降低地面承重載荷，但絕熱材料又必須有一定的強度，能承受其上的填充層的壓力而不致有大的變形，更不能有破裂，在鋪設保溫層之前，一定要注意保持保溫層基本干燥。

　　防潮層應當做在保溫層的高溫側，這樣保溫層內少量的水汽可依靠水蒸氣分壓力差排向低溫側，防潮層可以用各種塑料薄膜，目前也有的使用鋁箔做防潮層。所謂鋁箔一般是真空鍍鋁的聚酯膜或玻璃布基鋁箔面層。鋁箔不但強度高，還可以直到加強保溫層及輔助卡釘固定的功效。如果在保溫層底部做防潮，其本意是隔絕來自保溫層下方的潮氣，但同時也隔絕了保溫層水汽的排出，所以除了做在底層潮濕土壤上的，一般不設底部防潮層，當保溫層使用加氣混凝土等材料時，則無需鋪設防潮層。

　　填料層或墊層的主要作用是保護水管，同時起到傳熱與蓄熱的作用，使得地面形成溫度較為均勻的輻射加熱面，此時水管和填料層構成了一個加熱體。要起到保護水管作用，就要求填料層有一定強度和剛度，并且盡可能傳熱效率高、蓄熱性能好，當然也要廉價，易施工。目前填料一般使用水泥砂漿或碎（卵）石混凝土。蓄熱性能好的材料往往熱惰性也大，所以地暖不可能即開即熱，當然也不會一關就冷。蓄熱好往往與舒適性強相伴，所以填料層的選用也是很重要的。

　　使用混凝土做填料時，上面壓光找平之后已可以做地面，或在上面直接鋪設地板革、塑料地氈、也可以做實木地板、復合木地板或鋪各種材質的面磚等，但盡量不要使用熱阻很大的純毛地氈，以免影響地暖效果。

　　盤管的鋪設形式不是唯一的，總體要求盡量簡單及溫度分布均勻、圖所示為幾種常見的鋪設形式，可以根據(jù)建筑形式靈活使用。由于回字形鋪設較簡單，供回水管路相間使得溫度較為均勻，所以成為常用的鋪設方式。地面層可用各種地板，但有研究證明了使用木地板傳熱效果較佳，但同時盡量選用較為優(yōu)質的木地板，以免日后因長期受熱而導致的變形。

　　地板輻射供暖系統(tǒng)一般要設分水器、集水器。它們是連接熱源和分支環(huán)路水管的集管，分水器將來自熱源的供水按需要分為多路；集水將多路回水集中，便于輸送回熱源再加熱。分、集水器上設有閥門，可以調節(jié)和開關不同的水環(huán)路，是采暖系統(tǒng)的樞紐和中轉站。為防止銹蝕，分、集水器一般要求是銅質的，且需做保溫處理。普通型的，配用手動閥，高檔型的可配溫度高一些，有時需在系統(tǒng)中加裝散熱器，在上述兩種情況下，更要注意滿足水溫和水量的要求。

3.地板輻射采暖技術研究現(xiàn)狀

　　隨著地板輻射采暖系統(tǒng)的廣泛應用，相應的研究工作也日漸增多和日益完善。早在20世紀40年代就有美國的J.R.Carroll對地板輻射采暖形式的自然對流進行了分析：美國的Peter Simmonds 對地板輻射采暖進行了舒適性的實驗研究和理論分析; 日本的Haruo 等人做了對地板輻射采暖的溫度控制的實驗測試研究；土耳其的Kilkis 等利用計算機模擬研究了地板采暖系統(tǒng)的傳熱過程，并提出了簡化的地板采暖系統(tǒng)設計方法，使人們對地板輻射采暖技術有了更加全面的認識；美國的戴維斯能量集團公司（Davis Energy Group Inc.）把計算機技術同地板采暖技術結合在一起，有力促進了地板采暖的發(fā)展。

1978~1980年間，Hannay及Lebrun等美國諸多學者對不同的采暖系統(tǒng)的熱舒適性及能量消耗進行了研究。這些研究表明，對于絕熱性能較差的建筑，當各種不同的采暖系統(tǒng)達到相同的熱舒適性時，其各自的能量消耗有明顯的不同；且研究結果表明，地板加熱采暖系統(tǒng)可節(jié)能10%~40%。1987年ASHERAE HANDBOOK 對低溫地板輻射采暖系統(tǒng)的供水溫度同室外空氣溫度的關系進行了研究，認為室外溫度同所需的供水溫度之間呈線性關系，當保持循環(huán)水量不變的條件下，供水溫度隨室外溫度的降低而升高；反之，則降低供水溫度。1994年回拿大學者A.K.Athienitics ，利用有限差分法，對低溫地板輻射采暖系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬，得出如下結論：有效地利用太陽輻射以降低室內熱負荷以及室內設計溫度按照正弦規(guī)律變化都可以有效降低地板表面最高溫度，減少熱流量。同時，若室內溫度按照正弦規(guī)律變化而系統(tǒng)節(jié)約的能耗同時在夜間降低室內最高溫度和平板最高輻射溫度所節(jié)約的能耗相同。1998年美國學者P.Calvin Lindstrom 和Daniel E.Fisher 對輻射表面特征對輻射量的影響做了研究，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，輻射板表面的材料對輻射率影響并不顯著。2000年美國學者Jeanne M.Palmer和Klrby S.Chapman 比較了幾種算法的優(yōu)、缺點，指出用輻射強度對地板輻射采暖室內的平均輻射溫度進行計算是優(yōu)化的方法，可以解決極限邊界條件。近幾年來，日本和韓國對舊有建筑傳統(tǒng)的采暖改造為地板輻射采暖進行了大量的開發(fā)研究工作，研究開發(fā)了不同形式的地板輻射采暖，使地板輻射采暖得到了新的發(fā)展。

4.國外地板輻射供暖技術特點

　　眾所周知，低溫地板輻射供暖因其在舒適性、節(jié)能性、潔凈性、經(jīng)濟性等方面的優(yōu)勢而得到迅速發(fā)展，已經(jīng)成為時下采暖用戶的新寵。在國內，很多應用低溫地板采暖的實際工程已經(jīng)竣工使用，也得到很多用戶的贊譽，但是，與國外較為成熟的地板輻射供暖技術相比，我國的地板輻射供暖技術尚處于初步發(fā)展階段。

5.地板輻射采暖的特點

　?。?/span>1）減少熱能消耗的同時，熱舒適程度得到提高。傳統(tǒng)的散熱器供暖方式，室溫在豎向形成梯度，房間中上部溫度高，下部溫度較低，容易造成人在室內產(chǎn)生頭熱腳冷的感覺，從人的生理角度來看這種效果不太理想。國際公認的ISO7730標準對地表溫度有明文規(guī)定：不得低于19℃，而散熱器供暖方式很難達到這一要求，這是散熱器供暖方式所固有的弊端。另外，地板供暖近10cm的地暖層，在建筑物內部形成了一個大的蓄熱體，有較高的蓄熱量，這對充分利用具有周期波動性的“自由熱”十分有利，且能起到蓄熱體對室溫的調節(jié)作用，保持較好的熱穩(wěn)定性，從而在熱能消耗減少的同時，熱舒適程度得到提高。地板輻射供暖室內陸表溫度均勻，室溫由下而上遞減，比較理論上的理想采暖方式，即“溫足而涼頂”的理想供暖概念，實現(xiàn)“暖從足下起”。因此，在建立同樣舒適條件的前提下，地板輻射采暖房間的設計溫度可以比散熱器供暖時降低2~3℃.由于室內豎向溫度分布較均勻，溫度梯度很小，無效熱損失可大大減小，低溫傳送時溫差也比較小，在輸送熱媒過程中熱量損失小，該系統(tǒng)可節(jié)省能耗15%左右。這是該系統(tǒng)對于節(jié)能的貢獻。

　?。?/span>2）聲環(huán)境、光環(huán)境及室內空氣質量都有很大的改善。

1）聲環(huán)境：如果按每降低5dB為一個等級計量，地板供暖住宅光是在樓板撞擊聲一項在噪聲的每個頻率點都比傳統(tǒng)采暖方式的住宅降低了3~4個等級，有效減少了上層住房的地面活動對下層住房的噪聲干擾。

2）光環(huán)境：地板供熱有條件讓住宅開啟矮窗式落地窗，這樣只可以把陽光和自然景物引進室內，比傳統(tǒng)散熱器供暖住宅有著更好的室內光環(huán)境。

3）室內的空氣品質得以改善。空氣中塵埃含量、懸浮物含量及細菌等是衡量空氣品質好壞的一些主要指標。對于傳統(tǒng)散熱器供暖的住宅，主要通過對流傳熱。室內空氣在較大范圍內流動，會產(chǎn)生揚塵和加強細菌的傳播，還會產(chǎn)生異味影響空氣清新；而低溫地板供暖主要是低溫輻射傳熱，室內空氣不產(chǎn)生明顯的對流，因此可以有效減少這種不利影響。

　　（4）熱源選擇范圍廣，可實現(xiàn)分室控溫，地板輻射供暖系統(tǒng)熱源選擇范圍較廣，鍋爐房集中供暖、燃氣燃電爐單獨供暖、地源熱泵及太陽能等均可作為該系統(tǒng)的熱源。由于系統(tǒng)中設置了集、分水器，用戶可以根據(jù)需要來調節(jié)室內溫度，滿足不同居住環(huán)境的要求。如在分水器前設置電磁閥，可實現(xiàn)出門“關暖”，明顯降低采暖費、解決多年來供暖系統(tǒng)無法按戶正確計量收費的難題。

　　（5）美觀、節(jié)省使用面積。傳統(tǒng)的對流散熱供暖、室內需設置散熱器及與連接的管道，有的為使室內美觀，還需加設散熱器裝飾罩。散熱器、裝飾罩及管道不僅占用室內一定的空間和面積，且要考慮散熱空間的預留，會影響室內的裝飾和家具的布置，它所帶來的室內有效使用面積的減少，遠不止散熱器、裝飾罩和管道本身所占的面積。而地板輻射供暖，其加熱器均埋設于地板下，地面以上除與分、集水器連接的進出戶熱水管道外，沒有設置任何散熱設備和支管，節(jié)省了使用面積。

　?。?/span>6）使用面積長。傳統(tǒng)散熱器使用壽命一般在15~20年，而地板輻射供暖的散熱管為PP-R管或PPX管，此兩種管材具有耐酸堿性、而且耐久性、耐熱性也特別好，在使用過程中不產(chǎn)生銹蝕、水垢，所以長期使用內壁仍然光滑無水垢，熱循環(huán)好，長期使用也不會降低散熱效果，可連續(xù)使用50年以上，基本與一般建筑物壽命相同，并且系統(tǒng)采用盤管回路技術，暗敷管系統(tǒng)中無接頭，不易產(chǎn)生滲漏。

　　以下節(jié)選了德國地暖施工過程相關的案例分享。

鋪設地面保溫板，防水密封帶粘貼邊縫部位

鋪設地面保溫板，防水密封帶粘貼邊縫部位

不同的保溫厚度

鋪設地面保溫板，防水密封帶粘貼邊縫部位

鋪設地面保溫板，防水密封帶粘貼邊縫部位

這是防潮密封帶

保溫板縫全部密封

鋪設地面保溫板，防水密封帶粘貼邊縫部位

鋪設地暖管

鋪設地暖管

鋪設地暖管

分集水器安裝

鋪設地暖管

鋪設地暖管

澆筑水泥覆蓋層

砂漿覆蓋

砂漿覆蓋

砂漿覆蓋