供熱工程-輻射采暖

供熱工程

GONGREGONGCHENG第五章輻射采暖

目錄第一節(jié)輻射采暖基本概念第二節(jié)熱水輻射采暖系統(tǒng)第三節(jié)輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算123第四節(jié)其他輻射采暖4第一節(jié)輻射采暖基本概念散熱器采暖是多年來建筑物內(nèi)常見的一種采暖形式。散熱器主要是靠對流方式向室內(nèi)散熱，對流散熱量占總散熱量的50％以上。而輻射采暖是利用建筑物內(nèi)部頂棚、墻面、地面或其它表面進行供暖的系統(tǒng)。輻射采暖系統(tǒng)主要靠輻射散熱方式向房間供應(yīng)熱量，其輻射散熱量占總散熱量的50％以上。輻射采暖是一種衛(wèi)生條件和舒適標(biāo)準都比較高的供暖形式，和對流采暖相比，它具有以下特點：1.1輻射采暖的定義1.2輻射采暖的特點

課題1輻射采暖基本概念（1）對流采暖系統(tǒng)中，人體的冷熱感覺主要取決于室內(nèi)空氣溫度的高低。而輻射采暖時，人或物體受到輻射照度和環(huán)境溫度的綜合作用，人體感受的實感溫度可比室內(nèi)實際環(huán)境溫度高2～3℃左右，即在具有相同舒適感的前提下，輻射采暖的室內(nèi)空氣溫度可比對流采暖時低2～3℃。（2）從人體的舒適感方面看，在保持人體散熱總量不變的情況下，適當(dāng)?shù)販p少人體的輻射散熱量，增加一些對流散熱量，人會感到更舒適。輻射采暖時人體和物體直接接受輻射熱，減少了人體向外界的輻射散熱量。而輻射采暖的室內(nèi)空氣溫度叉比對流采暖時低，正好可以增加人體的對流散熱量。因此輻射采暖對人體具有最佳的舒適感。課題1輻射采暖基本概念（3）輻射采暖時沿房間高度方向上溫度分布均勻，溫度梯度小，房間的無效損失減小了。而且室溫降低的結(jié)果可以減少能源消耗。（4）輻射采暖不需要在室內(nèi)布置散熱器，少占室內(nèi)的有效空間，也便于布置家具。（5）減少了對流散熱量，室內(nèi)空氣的流動速度也降低了，避免室內(nèi)塵土的飛揚，有利于改善衛(wèi)生條件。（6）輻射采暖比對流采暖的初投資高。課題1輻射采暖基本概念按照不同的分類標(biāo)準，輻射采暖的型式比較多，如表5-1所示1.3輻射采暖的分類課題1輻射采暖基本概念

輻射采暖系統(tǒng)分類表表5-1分類根據(jù)名稱特征板面溫度低溫輻射中溫輻射高溫輻射板面溫度低于80℃板面溫度等于80～200℃板面溫度高于500℃輻射板構(gòu)造埋管式風(fēng)道式組合式以直徑15～32mm的管道埋置于建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)成輻射表面利用建筑構(gòu)件的空腔使熱空氣在其間循環(huán)流動構(gòu)成輻射表面利用金屬板焊以金屬管組成輻射板輻射板位置頂棚式墻壁式地板式以頂棚作為輻射采暖面，加熱元件鑲嵌在頂棚內(nèi)的低溫輻射采暖以墻壁作為輻射采暖面，加熱元件鑲嵌在墻壁內(nèi)的低溫輻射采暖以地板作為輻射采暖面，加熱元件鑲嵌在地板內(nèi)的低溫輻射采暖熱媒種類低溫?zé)崴礁邷責(zé)崴秸羝綗犸L(fēng)式電熱式燃氣式熱媒水溫度低于100℃熱媒水溫度等于或高于100℃以蒸汽(高壓或低壓)為熱媒以加熱以后的空氣作為熱媒以電熱元件加熱特定表面或直接發(fā)熱通過燃燒可燃氣體在特制的輻射器中燃燒發(fā)射紅外線課題1輻射采暖基本概念1.3.1低溫輻射采暖低溫輻射采暖的主要型式有金屬頂棚式；頂棚、地面或墻面埋管式；空氣加熱地面型式；電熱頂棚式和電熱墻式等，其中低溫?zé)崴匕遢椛洳膳鼛啄甑玫搅藦V泛的應(yīng)用。它比較適合于民用建筑與公共建筑中考慮安裝散熱器會影響建筑物協(xié)調(diào)和美觀的場合。1.3.2中溫輻射采暖中溫輻射采暖通常利用鋼制輻射板散熱。根據(jù)鋼制輻射板長度的不同，可分成塊狀輻射板和帶狀輻射板兩種形式。

1.3.3高溫輻射采暖高溫輻射采暖按能源類型的不同可分為電紅外線輻射采暖和燃氣紅外線輻射采暖。電紅外線輻射采暖設(shè)備中應(yīng)用較多的是石英管或石英燈輻射器。石英管紅外線輻射器的輻射溫度可達990℃。其中輻射熱占總散熱量的78％。輻射板的分類

圖5—1與建筑結(jié)構(gòu)結(jié)合的輻射采暖板（合體式）圖5—2貼附于建筑結(jié)構(gòu)表面（a）埋管式；（b）風(fēng)道式的輻射采暖板（貼附式）1—防水層；2—水泥找平層；3—保溫層；4—采暖輻射板；1—隔熱層；2—加熱管5—鋼筋混凝土板；6—加熱管（流通熱媒的鋼管）；7—抹灰層輻射板的分類圖5—2貼附于建筑結(jié)構(gòu)表面的輻射采暖板（貼附式）1—隔熱層；2—加熱管輻射板的分類

(a)波狀輻射板(b)平面輻射板

圖5—3懸掛式輻射板（單體式）

１—熱（供冷）管；2—檔板；3—平面輻射板；

4—隔熱層；5—波紋狀輻射板輻射板的分類

圖5—4單體式輻射板的安裝1—懸掛式輻射板；2—懸掛式靠墻輻射板輻射板的分類

圖5—6雙面散熱的窗下輻射板1—隔熱層；2—對流通道；3—采暖輻射板課題2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)對于低溫?zé)崴匕遢椛洳膳懿牡囊笥幸韵聨讉€方面：（1）加熱管管材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)向設(shè)計、安裝和建設(shè)單位提交下列文件：1）國家授權(quán)機構(gòu)提供的有效期內(nèi)的符合相關(guān)標(biāo)準要求的檢驗報告；2）產(chǎn)品合格證；3）有特殊要求的管材，廠家應(yīng)提供相應(yīng)說明書。（2）低溫?zé)崴到y(tǒng)的加熱管應(yīng)根據(jù)其工作溫度、工作壓力、使用壽命、施工和環(huán)保性能等因素，經(jīng)綜合考慮和技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。（3）塑料管或鋁塑復(fù)合管的公稱外徑、壁厚與偏差，如表5-2。加熱管質(zhì)量必須符合國家現(xiàn)行標(biāo)準中的各項規(guī)定。2.1低溫?zé)崴匕遢椛洳膳募訜峁苷n題2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)塑料管或鋁塑復(fù)合管的公稱外徑、壁厚與偏差表5-2管材公稱外徑內(nèi)徑最小壁厚管材公稱外徑內(nèi)徑最小壁厚交聯(lián)鋁塑管復(fù)合管（PAP）1612.71.65交聯(lián)聚乙烯管（PEX）1613.41.32016.21.9020171.52520.52.252521.21.9聚丁烯管（PB）1613.41.3無規(guī)則共聚聚丙烯管（PP-R）1612.41.82017.41.32016.21.92522.41.32520.42.3課題2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)4）加熱管外壁標(biāo)識應(yīng)按相關(guān)管材標(biāo)準執(zhí)行，有阻氧層的加熱管宜注明。與其他采暖系統(tǒng)共用同一集中熱源的熱水系統(tǒng)、且其他采暖系統(tǒng)采用鋼制散熱器等易腐蝕構(gòu)件時，塑料管宜有阻氧層或在熱水系統(tǒng)中添加除氧劑。5）加熱管的內(nèi)外表面應(yīng)光滑、平整、干凈，不應(yīng)有可能影響產(chǎn)品性能的明顯劃痕、凹陷、氣泡等缺陷。(6)銅制金屬連接件與管材之間的連接結(jié)構(gòu)形式宜為卡套式或卡壓式夾緊結(jié)構(gòu)。連接件的物理力學(xué)性能測試應(yīng)采用管道系統(tǒng)適用性試驗的方法，管道系統(tǒng)適用性試驗條件及要求應(yīng)符合管材國家現(xiàn)行標(biāo)準的規(guī)定。課題2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)加熱管采取不同布置形式時，導(dǎo)致的地面溫度分布是不同的。布管時，應(yīng)本著保證地面溫度均勻的原則進行，宜將高溫管段優(yōu)先布置于外窗、外墻側(cè)，使室內(nèi)溫度分布盡可能均勻。加熱管的布置形式很多，通常有以下幾種形式，如圖5-1、圖5-2、圖5-3所示。2.2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的管路系統(tǒng)課題2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)圖5-1直列形

圖5-2回轉(zhuǎn)形課題2低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)圖5-3往復(fù)形第二節(jié)熱水輻射采暖系統(tǒng)

(a)(b)(c)

圖5—11墻面采暖輻射板的加熱管（a）用于帶跨越管的單管系統(tǒng)；（b）用于雙管系統(tǒng)；（c）用于垂直雙線系統(tǒng)第二節(jié)熱水輻射采暖系統(tǒng)

圖5—12地面采暖輻射板的加熱管（a）平行排管式；（b）蛇形排管式；（c）蛇形盤管式。第二節(jié)熱水輻射采暖系統(tǒng)圖5—13地面采暖輻射板中鋁塑復(fù)合管的設(shè)置

1—面層；2—混凝土；3—加熱管；4—錨固卡釘；5—隔熱層和防水層；6—樓板7—側(cè)面隔熱層輻射采暖系統(tǒng)的管路系統(tǒng)設(shè)計要點

熱水輻射采暖系統(tǒng)可采用上供式或下供式，也可采用單管或雙管系統(tǒng)。窗下輻射板可采用單管系統(tǒng)、雙管系統(tǒng)或雙線系統(tǒng)（見圖5—11）。地面輻射板、頂面輻射板以及地面—頂面輻射板應(yīng)采用雙管系統(tǒng)，以利于調(diào)節(jié)和控制

輻射板水平安裝時，其加熱管內(nèi)的水流速不應(yīng)小于0.25m/s，以便排氣。應(yīng)設(shè)排氣閥和放水閥。圖5—15表示了下供上回式雙管系統(tǒng)中的輻射板與管路連接方式。此系統(tǒng)有利于排除輻射板中的空氣。輻射板1并聯(lián)于供水立管2和回水立管3之間，可用閥門4獨立地關(guān)閉、用放水閥5放空和沖洗。圖5—15下供上回雙管系統(tǒng)中的地面—頂面采暖輻射板

1—地面—頂面采暖輻射板；2—供水立管；3—回水立管；4—關(guān)閉調(diào)節(jié)閥；5—放水閥；墻面采暖輻射板可按圖5-11的型式采用單管、雙管或雙線系統(tǒng)。還可以只在建筑物的個別房間（例如公用建筑的進廳）裝設(shè)混凝土輻射板。在這種情況下熱水采暖系統(tǒng)的設(shè)計供回水溫度根據(jù)建筑物主要房間的采暖條件確定。個別房間如安裝窗下輻射板，可連到供水管上；如安裝頂面、地面輻射板，可連到回水管上圖5—16給出了一個大廳兩塊地面采暖輻射板1連到熱水采暖系統(tǒng)回水干管6上的情況。從回水干管6流來的采暖系統(tǒng)回水溫度比較低，正好適合地面采暖輻射板要求熱媒溫度較低的條件。經(jīng)輻射板散熱后再流回?zé)嵩?。不僅美觀、充分利用了回水的能量，而且解決了一層大廳需要散熱器面積多、布置困難的問題。

圖5—16地面采暖輻射板與回水干管的連接

1地面采暖輻射板；2—集氣罐；3—溫度計；

4—閥門;5—回?zé)嵩吹幕厮晒?6—來自采暖系

統(tǒng)的回水干管;7—旁通管上的調(diào)節(jié)閥;8—放水閥課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算輻射板表面的平均溫度（tRj）。一般不應(yīng)超過下列數(shù)值地面輻射板(經(jīng)常有人停留)tRj=24～26℃地面輻射板(短期有人停留)tRj＝28～30℃地面輻射板(無人停留)tRj=35～40℃頂面輻射板(房高2.5～3.0m時)tRj=28～30℃頂面輻射板(房高3.l～4.0m時)tRj＝36℃墻面輻射板(離地l.0m以內(nèi)者)tRj=35℃墻面輻射板(離地l.0～3.5m者)tRj=45℃3.1輻射板的表面溫度課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算加熱管的壓力損失，可按下列公式計算：3.2盤管的水力計算（5-1）（5-2）

（5-3）課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算式中——加熱管的壓力損失，Pa；

——摩擦壓力損失，Pa；——局部壓力損失，Pa；——摩擦阻力系數(shù)；——管道內(nèi)徑，m；

——管道長度，m；

——水的密度，kg/m3；

——水的流速，m/s；

——局部阻力系數(shù)。

輻射采暖系統(tǒng)水力計算過程與對流采暖系統(tǒng)相同，只是要求每套分水器、集水器環(huán)路的總壓力損失不宜大于30kPa，需要加以校驗。課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算（1）輻射采暖的系統(tǒng)熱負荷的常用的計算方法有二種：1）修正系數(shù)法3.3地面輻射板供熱量的計算（5-4）式中

——輻射采暖熱負荷，W;——對流采暖熱負荷，W，參見第一章計算方法?！拚禂?shù)，低溫輻射系統(tǒng)＝0.9～0.95。

課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算2）降低室內(nèi)溫度法該方法也同對流采暖熱負荷計算方法一樣，進行熱負荷計算，只是將市內(nèi)空氣的計算溫度降低2～6℃，對于低溫輻射采暖系統(tǒng)，一般可降低2℃。局部地面輻射采暖系統(tǒng)的熱負荷，可按整個房間全面輻射采暖所算得的熱負荷乘以該區(qū)域面積與所在房間面積的比值和表5-3中所規(guī)定的附加系數(shù)確定。進深大于6m的房間，宜以距外墻6m為界分區(qū)，分別計算熱負荷和進行管線布置。敷設(shè)加熱管的建筑地面，不應(yīng)計算地面的傳熱損失。計算地面輻射采暖系統(tǒng)熱負荷時，可不考慮高度附加。分戶熱計量的地面輻射采暖系統(tǒng)的熱負荷計算，應(yīng)考慮間歇采暖和戶間傳熱等因素。課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算局部輻射采暖系統(tǒng)熱負荷的附加系數(shù)表5-3采暖區(qū)面積與房間總面積比值0.550.400.25附加系數(shù)1.301.351.50課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算（2）板面的傳熱計算單位地面面積的散熱量應(yīng)按下列公式計算：（5-5）（5-6）

（5-7）課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算式中

——單位地面面積的散熱量，W/㎡；——單位地面面積輻射傳熱量，W/㎡；——單位地面面積對流傳熱量，W/㎡；-----地表面平均溫度，℃；-----室內(nèi)非加熱表面的面積加權(quán)平均溫度，℃；-----室內(nèi)計算溫度，℃。課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算3）地板輻射采暖設(shè)計時應(yīng)注意的問題：1）和任何熱水采暖系統(tǒng)一樣，低溫輻射采暖系統(tǒng)也要求有適宜的水溫和足夠的流量。管網(wǎng)設(shè)計時各并聯(lián)環(huán)路應(yīng)達到阻力平衡，推薦采用同程式布置。2）盤管可以由彎管、蛇形管或排管構(gòu)成。為了確保流量分配均勻，支管的長度必須大于聯(lián)箱的長度，否則應(yīng)采用串-并聯(lián)連接方式。3）應(yīng)注意防止空氣竄入系統(tǒng)，盤管中應(yīng)保持一定的流速，一般不應(yīng)低于0.25m/s，以防空氣聚積，形成氣塞。4）盡可能不要在平頂內(nèi)裝置排氣設(shè)施。5）必須妥善處理管道和敷設(shè)板的膨脹問題，管道膨脹時產(chǎn)生的推力，絕對不允許傳遞給輻射板。課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算6）埋置于混凝土或粉刷屋中的排管，禁止使用絲扣和法蘭連接。7）頂面輻射板應(yīng)靠外墻布置，距外墻1.5m范圍內(nèi)的供熱量。一般不宜少于外墻熱負荷的50％。8）系統(tǒng)的供水溫度和供回水溫度差，一般可按表5-4采用。供水溫度和供回水溫度差表表5-4輻射板型式供水溫度/℃供回水溫度差/℃地面（混凝土）38～556～8地面（土地板復(fù)面）65～8215頂棚（混凝土）49～556～8墻面（混凝土）38～556～8鋼板65～82課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算（1）地面構(gòu)造根據(jù)目前國內(nèi)外低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的現(xiàn)狀，推薦了一種目前普遍采用的地面構(gòu)造形式。地面構(gòu)造示意圖如圖5-4、圖5-5所示。3.4低溫?zé)崴匕遢椛洳膳┕ぐ惭b要點課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算圖5-4樓層地面構(gòu)造示意圖

圖5-5與土壤相鄰的地面構(gòu)造示意圖

課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算地面構(gòu)造由樓板或與土壤相鄰的地面、絕熱層、加熱管、填充層、找平層和面層組成，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1）當(dāng)工程允許地面按雙向散熱進行設(shè)計時，各樓層間的樓板上部可不設(shè)絕熱層。2）對衛(wèi)生問、洗衣間、浴室和游泳館等潮濕房間，在填充層上部應(yīng)設(shè)置隔離層。3）與土壤相鄰的地面．必須設(shè)絕熱層．且絕熱層下部必須設(shè)置防潮層。直接與塞外空氣相鄰的樓板。必須設(shè)絕熱層。地面輻射采暖系統(tǒng)絕熱層采用聚苯乙烯泡沫塑料板時，其厚度不應(yīng)小于表5-5的規(guī)定值；采用其他絕熱材料時，可根據(jù)熱阻相當(dāng)?shù)脑瓌t確定厚度。為了減少無效熱損失和相鄰用戶之間的傳熱量，本條給出了絕熱層的最小厚度，當(dāng)工程條件允許時，宜在此基礎(chǔ)上再增加10mm左右。課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算聚苯乙烯泡沫塑料板絕熱層厚度（mm）表5-5樓層之間樓板上的絕熱層20與土壤或不采暖房間相鄰的地板上的絕熱層30與室外空氣相鄰的地板上的絕熱層40課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算（2）地板輻射采暖的施工安裝施工安裝前應(yīng)具備的工作條件：1）進行低溫地板輻射采暖系統(tǒng)安裝的施工隊伍必須持有資質(zhì)證書，施工人員必須經(jīng)過培訓(xùn)，特別是機械接口施工人員必須經(jīng)過專業(yè)操作培訓(xùn)，持合格證上崗。2）建筑工程主體已基本完成．且屋面已封頂，室內(nèi)裝修的吊頂、抹灰已完成，與地面施工同時進行。設(shè)于樓板上(裝飾面下)的供回水干管地面凹槽，已配合土建預(yù)留。

3）管道工程必須在入冬之前完成，冬季不宜施工。

4）施工前已經(jīng)過設(shè)計、施工技術(shù)人員、建設(shè)單位進行圖紙會審，施工單位對施工人員進行過技術(shù)、質(zhì)量、安全交底。

5）材料已全進場，電源、水源可以保證連續(xù)施工，有排放下水的地點。課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算（3）施工的工藝流程：1)清理地面2)鋪設(shè)絕熱板3)鋪設(shè)加熱盤管(PAP、XPAP、PP－R或PP－C、PE－X)加熱盤管鋪設(shè)的順序是從遠到近逐個環(huán)圈鋪設(shè)，凡是加熱盤管穿地面膨脹縫處，一律用膨脹條將分割成若干塊地面隔開來，加熱盤管在此處均須加伸縮節(jié)，伸縮節(jié)為加熱盤管專用伸縮節(jié)，其接口連接以加熱管品種確定。施工中須由土建工程事先劃分好，相互配合和協(xié)調(diào)按圖5-6自行選擇。4)試壓、沖洗5)回填豆石混凝土課題3低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)的設(shè)計計算圖5-6地?zé)峁苈菲矫娌贾脠D1－膨脹帶；2－伸縮節(jié)；3－加熱管；4、5