地暖系统的安全与节能技术研究

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能源技术

近年来,随着人们生活质量的不断提高,对居住条件提出了更高
的要求,尤其是北方地区,冬季异常寒冷。因此,室内地暖系统逐渐
得到广大消费者的认可与青睐。当前市面上主要的地暖系统分为电暖、
水暖、防潮、恒温恒湿等系统。而应用最为广泛的要属电暖、水暖两种。
以下以水暖系统为例对相关问题进行分析。

1 水暖系统的供热原理及基本结构
(1)原理。水暖系统以60℃及其以下温度的热水为热媒,分布
于地层以下的热水管预先均匀地辐射,对整个地面传导热量,以整个
地面作为散热器。借助辐射层内的热媒,促进地面均匀地受热。
(2)系统结构。水暖系统的基本结构参见下图:

地暖系统的安全与节能技术研究
杨进之
(烟台锐控自动化控制工程有限公司,山东 烟台 264006)

摘 要:地暖系统将整个地面作为散热设备,通过地板辐射层内的发热电缆或管材,促进地面受热均匀,在地面蓄热性、热量辐射作用下,从
下至上地传导热能,从而达到供暖的目标。系统具有健康环保、节能高效、均衡室温的优点,在社会中得到广泛应用。本文对地暖系统的安全
性与节能性展开研究。
关键词:地暖系统;水暖系统;安全性;节能性;分析
DOI:
10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.042

图1 水暖系统供暖的结构图
如图:边界保温带主要为了防止现浇混凝土陷入绝热层的缝隙进
行设置,边界保温层带必须高于现浇层;绝热层,即复合保温层。其
设计用于阻挡热量的传输,从而使无效热损失下降。从经济性能分析,
现阶段应用最多的是模塑聚苯乙烯的泡沫塑料板,即EPS板,厚度
控制在(20-40)mm;填充层,即混凝土层。是指在绝热层设置的找
平层,减轻从楼板/墙壁造成的热损失,从安全性分析,一般设置为
50mm。找平层选用干硬的水泥砂浆,在楼板平面以上进行抹平;地
面层指室内的地板装饰面。

2 地暖系统安全性与节能性分析
(1)安全性。第一,地面材料的选择。一般选用的地面材料有
木质地板、塑料地板,以及瓷砖、大理石。第二,材料的安全性分析。
本文侧重于分析瓷砖、木质地板常见的地暖材料。1)从安全性考虑,
瓷砖的摩擦系数相对木质地板偏小,易于滑倒;从环保性分析,大量
生产厂家在木质地板加工期间,选择先进的技术,以及天然木材,不
含甲醛成分,2)成本分析。瓷砖的制造成本比木质地板高,在相同
价格的条件下,由于瓷砖需要铺贴成本,每平方需要人工、辅料、搬
运等费用。如果安装木质地板,则可节约相应的花销。3)日常保养
分析。瓷砖易于出现黑缝或刮花,万一遭到破坏,则需要全面更新。
而木质地板可以不经过打蜡工艺,在应用时若产生问题,又可对应地
更换;4)舒适度分析。若地面偏硬,则易产生不适的脚感;而木质
地板具有良好的弹性,既增强了走路的舒适感,又减小因楼板之间的
撞击而形成的噪音,相比之下,木质地板具有天然美观、脚感舒适、
保温保湿等优越性。在我国的森林资源日益紧缺的形势下,为了促进
木质地板在地暖系统中的发展,相关室内设计师应当探索尺寸平稳,
变形量较小的木材,或经过物理、化学等手段,对原材料的性能加以

改变,让其对当前的地暖系统环境更为适应。值得注意的是,国家有
关机构还需要强化生产商家对木质地板的加工工艺,禁止不合理加工,
使得木质地板的甲醛释放量小等于1.5mg/L,从而强化地暖系统的安
全性。第三,加热管的选择。加热管一般布设于填充层中,其管材包
括PB、PE、PERT管,为了确保地暖系统的安全性能,应当有效地
选择加热盘管。具体应当考虑以下几点:其一,良好的而低温性、导
热性能;其二,允许压力值偏大,且抗压性良好;其三,安装工艺简单,
效率较高;其四,良好的抗氧化性;其五,较好的环保性。经过综合
分析,PERT管具有制造成本低、导热性好、耐低温等优点。且不含
有添加剂,卫生环保。是目前最适合做水暖系统的加热管材。
(2)节能性。第一,当室内空间的风速小于0.05米/秒时,平
均的辐射温度变化与空气温度的变化对人体产生的热量感觉大体相
同。辐射供暖的平均辐射温度很高,所以,人们感到相同温度的时候,
普通供暖的室内,其平均的气温较对流采暖室内的气温要低。另外,
对流采暖的室内,温度的至高点分布于顶棚,而地板辐射的供暖温度,
其最高点在工作区域,因此,在设计时,一般以低于对流采暖的室内
标准的平均气温1-3℃为宜,即可降低室内温度上升而增加的无效热
损失,降低房间的热负荷,达到节约采暖能源消耗的目的。同等的作
用温度环境下,对流供暖系统产生的能耗偏大,而辐射供暖系统的能
耗偏低。某校园的体育馆展开了两年的测量,其结果证明:选择水暖
系统可以节约16%的空间能耗。第二,500mm管间距条件下热流密
度的分析。本文经过模拟计算分析,得到下表:以上数据是在填充层
50mm,管径20mm,找平层20mm的PERT管材的条件下而得到。因此,
500mm管间距条件下的水暖系统通过模拟计算后,能够满足供暖标准。

表1

3 结束语
总之,随着社会经济的发展,人们的生活水平逐渐提升。在装饰
住房过程中,往往倾向于安装水暖系统,在应用水暖系统的时候,管
材及加热管的有效选择非常重要。相关设计者应当综合分析材料的安
全性、经济性、环保性等。PERT管是目前最适合做水暖系统的加热
管材。而且,水暖系统的盘管间距在500mm以下也能达到供暖要求,
经过分析,这样的水暖系统更为节能。当选用了上述盘管间距后,再
结合实际需求确定管径,从而确保水暖系统地板的均匀受热性能,增
强人们居住的舒适程度。

参考文献:
[1]康仲梨.地暖系统的安全与节能技术研究[J].工业b,2015(05):127.
[2]王睿.地暖系统的安全与节能技术研究[D].西华大学,2014.