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辐射供暖设施

它用的热媒有这么四种

一是热水 这是首选的

用热水进行供热的话

围护结构中的混凝土板

不容易裂缝

而且可以采用集中质调

也就是说我可以改变水的温度

用蒸汽的话 它的升温比较快

但是会上楼板墙面容易出裂缝

而且不能集中质调

因为锅炉的压力决定蒸汽的温度

如果用热空气来进行供热

那么建筑结构就需要增加厚度

因为我们前面看到风道式的

吊顶它用作风道的空腔

会占据很大的空间

这样的话围护结构的成本就上升

那么第四种是用电

电是一种高品位的能源

直接用电加热是比较浪费的

但是它的优势是

它的板面温度比较容易控制

调节也比较方便

那辐射供暖末端的平均温度

又在什么范围

对于低温辐射来讲

一般都是低于60℃的

多数用水和电作为热媒

来达到这个温度

在住宅 办公建筑中多用的

都是这样的一个低温的辐射末端

中温的辐射末端它的表面温度

在80到200℃之间

需要用高压蒸汽或者高温水

才能达到这个温度

一般用于厂房 车间 采用悬挂式的

金属辐射板就可以用130℃的热水

或者用到窗下的辐射板

比如说可以达到105℃

还有高温辐射

也就是说表面温度达到200℃以上

这样的话就是用电

燃油或者燃气才能达到这个温度

一般的来说只有在厂房

或者野外作业才会用高温辐射

低温辐射板在进行设计计算的时候

当然首先要算散热量

因为辐射地板的面积是已知的

那我们就要根据建筑物的

热负荷来确定它的散热量

辐射散热量我们学习传热学的时候

学到过对于长波辐射来讲

或者说灰体辐射来讲

它的辐射散热量等于

玻耳兹曼常数乘以黑度

再乘以两个表面的绝对温标的

四次方之差

由于我们已知在常温下

我们大多数的表面的

它的黑度都是在0.9到0.95之间

我们可以把这个式子近似为

5乘以10的负八次方

乘以两个表面的

绝对温标的四次之差

这是辐射的散热量

那么辐射地板的对流散热量

又是怎么算

它的经验公式就是这个对流散热量

等于2.13乘以地板表面

与空气表面之间的温差

它的1.31次方

这是一个实验式

那么总散热量就是辐射散热量

加上这个对流散热量

在计算辐射散热量的时候

我们需要用到两个表面温度

四次方然后来求他们的差值

这两个表面温度

就是一个是地板的表面温度

另外一个就是其它表面的温度

其它的表面也就说非辐射板的表面

它的平均温度是要

按照角系数加权求得的

如果房间里有六个表面

一个是辐射地板

然后剩下还有五个表面

那么这五个表面是根据

它的角系数来把它们各自的表面的

温度进行加权平均

求得这个tmean

刚才我介绍低温辐射地板

它的辐射换热

与自然对流换热它的公式

那么它们分别算出来的数

大概是什么范围

在我们实际的生活中

可以给出这么一个它的这些辐射

换热比例的一般的范围

比如说是地板供暖 地面式

它的辐射的占的

比例大概占到30%到50%

剩下另外一部分就是自然对流

墙面式的辐射换热比例

在30%到60%之间

而顶面式的辐射换热比例是最大的

占到70%到75%

因为顶面供暖也就说吊顶供热

它的自然对流换热系数是很小的

相对来说它的辐射换热的比例就会加大

而地面式供暖它的对流换热系数

就比较大 相对来说它的辐射换热

比例就比较小

而散热器它的辐射换热比例

比上述的这些表面的辐射换热

比例就要小一些 它占20%到53%

我们看到这都给出一个比较大的范围

原因就在于辐射换热和

自然对流换热这两个比例到底占多少

实际的比例还取决于热媒的温度

以及周围环境的表面的温度水平

辐射供暖它具有这样一些特点

一是房间的平均辐射温度高

所以室内的空气可以比

对流供暖的时候低上1到3℃

在这种情况下室内人员

会有相同的热感觉

以及相同的热舒适性

辐射供暖还可以采用较低温度的热媒

利用低温热源

它并不需要像暖气片那样

需要用70℃到95℃的热水

辐射供暖还可以不占用

有效的面积与空间

因为它可以和围护结构结合为一体

但是它也有一些局限性

就是整体式的辐射板

比如说楼板辐射

也就说我们的地板辐射

在多数情况下它的热惯性都比较大

它的温度很稳定

用它来供暖会导致室温非常稳定

但是有的时候我们希望用间歇供暖

有人在的时候再供暖

没有人在的时候就不需要供暖

只有这样能够节省能耗

但是如果用楼板供暖的话

这样的要求就很难达到

多数的辐射供暖的末端

它的阻力都比散热器大

所以不太容易出现水利失调

因为末端的权重比较高

但是在一个建筑中既有散热器

又有辐射末端的时候

也就说它跟散热器进行并联的话

就需要配置合适的调节阀

否则的话可能会搞的

这个辐射供暖的末端

它的水量不够

它最大的缺点是初投资高

而且一旦出现漏水

它的维修是比较困难的

辐射供暖的负荷计算

可以参见我们第四讲的

散热器供暖建筑的负荷计算方法

但是要对求得的结果

乘以一个0.8到0.9的修正系数

或者把室内的设计温度降低上两度

这是现在的设计计算规范所要求的

那么地板辐射的热负荷

不需要计算地面的热损失

而且还可以不考虑高度附加修正系数

如果是送风供暖的话

对高大空间来讲

非常容易造成上热下冷

为了保证下面的温度

也达到标准要求的话

上面的温度就会更高

这样的话呢 实际热负荷会更大

这就是为什么在进行送风空调供暖的时候

要考虑高度附加修正系数

而地板辐射的话

由于它的下部空间温度比较高

上热下冷的现象不明显

所以可以不考虑高度的附加修正系数

为了证明这一点

我们请大家看一看这几个图片

热风供暖它的温度分布很明显

在人员的活动区下面的温度

明显比上部的温度要低

而散热器供暖由于比较大程度的

自然对流的存在

而且散热器处于房间的一侧

所以一样也会导致上部空间

高于下部空间的温度

只是现象没有热风供暖

那么明显而已

天棚辐射它的上下均匀性会比较好

上部温度当然是高的

那么它也可以直接让

地板的温度也升高

尽管在人员活动区的温度

略低于天棚的温度

但是它的上热下冷的情况

比前面这两种要好的多

我们再看地板辐射

最高的温度处于地板侧

就是在人员活动区

那么人员活动区的温度

是非常的均匀的

它的最低的温度处于上方

所以这是一个

最合理的供暖的温度分布

我们再来看一看几种典型的

地板辐射供暖的方式

首先看一看

混凝土埋管低温辐射地板

它的埋管图中给出这个照片

是一种回字形的埋管

它的供水温度低于60℃

供回水温差低于10℃

埋管的管材主要有这么几种

一种是塑料管

一种是铝塑复合管

现在常用的塑料管包括

无规共聚聚丙烯 聚丁烯

以及交联聚乙烯等

铝塑复合管的构造有三层

内外都是塑料层

中间是铝层

这种铝塑复合管比塑料管

它的强度要更高

它的耐久性要更好

在敷设管材的时候一定要注意

埋地的部分应该没有接头

否则一旦漏水就难以维修

下面看看这个地板供暖的

这个塑料管的埋管的辐射方法

图中我们可以看到有墙体还有楼板

就是蓝色的这部分

写着结构层的这一部分

首先在这个楼板上铺上

一层复合的保温层 保温层上面

往往还要铺上一层铝箔

然后再敷设塑料管

再用塑料卡钉

把塑料管固定在复合保温层上

上面覆盖一层豆石混凝土层

上面再来一层找平层

然后就可以敷设地板材料

可以敷设木地板

石材或者瓷砖等等

由于我们通过室内的负荷

就可以算出供暖地板的表面温度

那么我们知道了这个温度

又确定了我们

到底用什么装修材料做地板

这样的话地板材料的

它的热工性能也就知道

这个豆石混凝土层的厚度

就应该根据前面我们知道的

这个表面温度以及地板材料的

热工性能还有热媒它的水温

然后来计算这个豆石混凝土

到底要铺多厚 但是这个厚度

最小也不能小于30毫米

那么管内的水流速

应该大于每秒0.25米

这个规定目的是为了便于排气

避免管内有气塞

当然为了便于排气这个系统中

还应该设置排气阀和放水阀

这张图给的是铝塑复合管的埋管方式

实际上这种方式跟前面的塑料管的

埋管方式没有本质上的区别

应该注意的是在外墙的内测

应该也敷设一个隔热层

避免这个供热的楼板向室外传热

埋管的敷设方式可以有多种

常见的有平行型 双平行型和回字型

它的温度分布均匀的情况

是从左边到右边 是从低到高的

回字型的它的温度分布是最为均匀的

而我们采用这种敷设方式有两个原则

一个是尽可能使室内的温度场分布均匀

第二个就是要考虑简单便于施工

当然房间大与房间小

我们的侧重点还是有所不同的

比如说房间比较小的话

用平行型它造成的温度场

分布不均匀是非常有限的

但是平行型又比较简单容易施工

如果是空间比较大的话

就应该尽量采用回字型

这样它的温度分布就比较均匀

这是一个别墅各个房间

它的供暖地板的埋管敷设

从这里我们也看到

它比较大的空间

它采用的都是回字型

但是有的小空间不好敷设的

它也采用了一些折中的办法

或者采用平行型

那么如果一个单元中有多个房间

每个房间它都敷设了这个埋管

那么这些埋管最后要接到哪里

这个图这里给出的就是这些

埋管与外界相连的出口和入口的情况

我们可以从图中看到

有分水器和集水器

分水器接的是入口的管

集水器接的是出口的管

与户外供热系统的供水管和

回水管相连接

从这里我们看到集水器上面

有放气阀 管中的气体随着水流动

最后到这里用这个放气阀把它放掉

从而保证管内尽量不要有空气

集分水器放大的图就是这样的

我们还可以从中看到放气阀

过滤器 调节阀的位置

那么影响低温辐射地板的供热量

又是哪些因素

包括热媒的流量 温度

加热管的管径 材质 间距 位置

采暖辐射板表面的温度极其分布

以及它背部材料的导热系数厚度等

盘管的形式 就是刚才看到的

是怎么样敷设这个管的

然后最后就是混凝土

它的导热系数和敷设的厚度

这张表给出了一个案例

就是地面辐射板

它的供热量计算结果的一些示例

这个辐射板的构造

在这个表中的右侧都给出来

包括木地板面层

水泥砂浆找平层

埋管层 保温层还有楼板层

各层不同的它的材料以及它的厚度

针对这样一个敷设楼板

我们改变供回水温度

改变管间距就可以算出来

这个辐射板朝板上和板下

分别算出的热量

当然对我们来讲地板辐射

我们最关注的是板上的这个散热量

我们可以看到在这个热水

供水温度是45℃

回水温度是35℃的时候

这应该说是木地板表面温度是

可能是最低的一种情况

这个时候辐射板

它的散热量每平米都在76瓦以上

它的埋管的间距达到了25毫米

这个散热量的量实际上

对我们现有的北方建筑来说

只要它满足国家规定的建筑节能的要求

这个散热量都是足足富裕的

下面再介绍一些电采暖的情况

这个是低温发热的电缆地板辐射供暖

那么它的辐射起来就比水管要简单的多

他们下面各层辐射的方式

与前面的水盘管是非常相似的

都有隔热层 都有找平层

都有豆石混凝土层以及地板辐射材料层

但是它有一个不同的地方

就是它有一个温控器

用这个温控器可以比较灵活的

控制这个电缆发热地板的供热量

这是它辐射过程中的阶段的情况

这个低温发热电缆

辐射在保温层上面的这个铝箔上

用卡钉固定在上面

由于低温发热电缆

它的每一段发热量都是均匀的

并不存在说距离远发热量就小

距离近发热量就大的情况

所以它的敷设方式采用平行式敷设

它的温度场也会是很均匀的

这种低温发热电缆的辐射供暖形式

适合于民用建筑

包括居住建设 公共建筑等

它的电缆发热量均匀

正像我刚才说的

它不会像热水管那样会沿程降温

辐射电缆的间距在50到300毫米之间

这要根据它的热负荷的情况来决定

它距外墙内表面的距离应该大于100毫米

它最大的麻烦是它敷设在地板下面

上面要放家具

但是这个家具如果是盖的严严实实的

使这个电缆的热量发不出来

就会导致这个地板下面的

局部会升温升的很高

这个局部有可能会烧着

造成安全隐患

在敷设的时候每个房间应该独立的

使用一根电缆

这是跟我们前面要求的

敷设水盘管的时候

每个房间都应该使用一根完整的

独立的水管是有共同的意义的

第三种是介绍墙面或者窗下的

采暖辐射板的加热管

这个走的就是水管

它的敷设形式有多种

这里面给大家展示的是

带有跨越管的单管系统还有双管系统

以及垂直双线系统这三种方式

如果我们辐射的是地面辐射板

或者是顶面辐射板的话

这都是水平的

就应该采用双管系统

而放在墙面上的

非常小的一个局部的话

也可以采用单管系统

不一定非要用双管系统

因为它的面积是比较小的

最后我们介绍一下

低温电热膜辐射供暖

大家都知道直接用电采暖

是用高品位能源 低品位用

其实是并不合适的

但是在某种情况下

直接用这种电采暖

也不见得不合适 比如说间歇采暖

而且采暖量非常小

采暖的时间非常短的时候

那么用这个电采暖

它并不会导致更多的能耗

而且它还可以避免一些热水采暖的

它在间歇过程中的浪费

电热膜也是其中的一种

电热膜是一种通电后能够发热的

厚度很小的 半透明聚酯薄膜

它的厚度达到0.24毫米

非常非常薄

它的材料是由特制的可导电油墨

金属载流条 经过印刷 热压

在两层绝缘聚酯之间制成的

一种特殊的加热产品

它的功能就可以布置在

围护结构中 实现辐射供暖

这种低温电热膜可以

用于顶棚、墙面和地板

但是他不宜用于厨房 浴室和

卫生间这种用水比较多的环境

因为很可能碰到水之后会出现短路

那么它最好是用于顶棚

这样可以避免家具的遮挡

如果放在地板上

那么家具如果压的死死的话

热量就不能扩散

会导致局部升温

一旦达到80到100℃的话

这个电热膜就会被破坏

甚至可能引起火灾

一般的来说

这种电热膜我们在使用的时候

都会把它的表面温度控制在

28到30℃之间

电热膜他在使用的时候

一般不会完全裸露使用

而是会有外饰面层

这个外饰面层热阻的要求

是要大于等于0.08平米℃每瓦

小于1.25平米℃每瓦

如果用电热膜做吊顶的话

那么电热膜上部需要敷设绝热层

免得这个热量跑到楼上去

这个绝热层就要大于

或等于1.25㎡·℃/W

这是电热膜它的文本的材料形象

以及它和电路相接的情况

这是顶棚电热膜辐射采暖的结构图

我们可以看到五这部分是电热膜

六这部分是饰面板

那么在电热膜的上方

有隔热层把它与楼板隔开