浅谈地热采暖技术

目前，地热采暖已成为了我国居住楼宇的主要采暖手段。地热采暖与传统采暖方式相比，具有节省空间、节约能源、温度均衡、卫生防尘、费用低廉、防噪音等优点。笔者就地热采暖技术的概念、发展起源、工作原理及特点优势等进行了简要的分析和探究。 世界能耗的36%为建筑能耗，我国的建筑能耗占社会总能耗的30%，与工业发达国家相比差距还很大。造成建筑能耗大的原因主要有两个。第一是围护结构的热工性能差造成了能源的浪费，第二是供暖、供冷技术落后造成了能源供应的增加。传统的散热器供暖方式已不能满足居住者日益提高的生活要求，节能、环保、提高居住环境质量是发展供暖方式的方向，地板辐射采暖无疑是热舒适度最好的一种供暖方式，地板采暖是把耐热管材埋设在地板内，以低温热水加热地板，再通过地板以辐射为主的方式加热室内空间的技术。 1地热采暖技术的的起源和发展 低温地板辐射采暖并不神秘，早在公元前1300年，土耳其王族的宫殿中就有了地板辐射采暖的雏形，公元前80年着名的古罗马浴室中地板辐射采暖以“火地”的形式出现，我国东北地区沿用至今的火炕也是应用了地板辐射采暖的原理。而真正的低温地板辐射采暖技术开始于20个世纪30年代，兴起于西方发达国家，尤其是20世纪70年代，低温地板辐射采暖技术就在欧美、韩、日等地得到迅速发展，工艺也从原始的烟道散热火炕式采暖发展成为以现代材料为热媒的地面辐射供暖。据不完全统计，韩国约85%的住宅建筑安装了地暖系统，加拿大为65%、瑞士为48%、德国为41%。地暖在我国尚属新型技术，因其经济、节能、舒适等一系列优越性得到迅速推广，仅东北、华北地区地暖应用工程每年就以平均1500万平方米的速度递增。 2地热采暖概念及工作原理 地热采暖全称为低温地板辐射采暖，又叫地暖。低温热水地板采暖是以整个地面作为散热器，以不高于60℃的低温热水为热媒，通过在地板结构层内铺设管道，并给管道内注入40～60℃的低温热水在管内循环流动，加热地板，通过地面以辐射和对流的热传导方式向室内供热，使表面温度上升20～29℃左右。这种地热供暖无需在室内布置散热器，空气温度由下而上散发，符合人体采暖的生理习惯，十分舒适，且具有室内温度分布均匀、舒适性好、节约能源、少占室内的有效空间，便于布置家俱等优点。早在20世纪70年代，低温地板辐射采暖技术就已在欧美日韩等地迅速发展，经时间和使用验证，低温地板辐射采暖技术成熟，热效率高，节省能源，是一种科学、节能、保健的采暖方式。 地板辐射供暖是一种先进的供暖方式，其工作原理是往铺设的地板或地砖下的采暖管环路通入循环热水或直接铺设发热电缆，从而加热整个地板，热量主要通过大面积的地面以辐射的方式向地板以上的空间温和而均匀散发，使人体感受到热照和空气温度的双重热作用。 低温地板辐射采暖是在室内的地面下铺设管道，通过管道内热水循环将地面加热到一定温度，再由地面均匀地向室内辐射热量，同时在冷热空气的比重差作用下，产生了空气的自然对流现象，从而创造出具有理想温度分布的室内热微气候，使室内环境达到人体感官最舒适的状态。 地热采暖原理较为简单，安装技术要求门槛不高，但毕竟地暖是门系统工程，除了设备本身外，还要考虑家居设计、使用效果和后期维护等各种需求。地热采暖分水地暖和电地暖，两种工作原理基本类似，但使用材料和使用效果不同。水地暖是种低温辐射采暖，温度较为均匀，较电地暖更为舒适；电地暖安全事故较高，后期维护比较麻烦。因此，在地暖安装过程中要倡导规范施工，做到尽善尽美，免去后顾之忧。 3地板采暖技术的优势 3.1地板材料的蓄热使得热稳定性较好 地板供热管的上部一般有30～50mm厚度填充保护层，热容量大，楼板也比散热器供暖系统的蓄热量大，因此这种供热方式具有热稳定性较好的优势，即使关闭热水阀门降低供水温度，填充层的材料蓄热量可使室温保持较长时间。而暖气片供暖一旦关闭暖气阀门，室温会很快降低。应用实践表明，地板辐射供热的蓄热也是具有一定的节能效果。 3.2地板供暖便于实现分户热计量 地面辐射供暖的分室温度控制，要求环路设计，按房间单独布置，分集水器上每个支路设流量调节阀，使每个房间都能达到设计要求流量，从而避免了管长一致，流量一致及超出设计流量造成的过热浪费现象，适应了热供应方式的变革，达到按需供给，实现行为上节能。 3.3层高附加热损失小 采取地面辐射供暖时室温在室内垂直方向的变化规律，地表面温度接近30℃，辐射供暖地面的温度高于空间温度，由于上部空间温度偏低，因而大大降低了上部空间向外的无功热损失。对于一般的建筑工程，这部分的损失不是很明显，但是对于层高大的建筑空间，节能效果明显。 3.4降低室内设计温度节省能耗 辐射供热不同于对流供热的一点就是并非直接加热室内的空气，利用低温热水地面辐射供热方式供暖时，热量主要以辐射形式传送，辐射散热量占总散热量60%以上，这种传送方式直接迅速，热量不需要通过任何介质便可传给供热对象，提高了热效率，室内设计温度可以比其他供暖形式降低2～3℃，因此地板供热可以用较低的室内设计温度得到散热器较高室内设计温度相同的供暖效果。有关技术资料显示，室内设计温度的降低，意味着室内供暖热负荷的降低，如室内温度降低1℃，可节能近10%。 3.5避免安装散热器的局部无效热损失 通常是散热器沿外墙布置在窗台下，在墙内壁附近形成的上升热气流，会影响从窗户渗入室内下降的凉空气，并使窗表面的温度有一定提高。这种供暖方式往往使散热器背面的墙体温度明显升高，经测试约10%的热量往往会通过外墙无味的损失浪费掉，而地板辐射供热不存在这样大的损失。 4地板采暖技术的发展前景 地板采暖在我国起步较晚，与发达国家相比，发展速度缓慢。我国地板采暖面积占全国总采暖面积比例甚小。我国人口众多，地域广阔，有2/3的人口居住在采暖区域内。有些地域采暖时间长达5个月，最长的可达210天。特别是在当今建设资源节约型、环境友好型社会的旗帜下，地热地板采暖的推广应用，不仅能改善居住环境，提高生活质量，也是采暖方式的一次变革。节能建筑为利用地板辐射采暖提供了有利条件。节能建筑倡导低能耗，房间面积适度、维护结构耗量很小，所以地板辐射采暖用于节能建筑，更显示出其优越性，是一种具有发展前途和推广价值的采暖方式。 5结语 总而言之，作为一种建筑节能技术，低温地板辐射采暖技术以其舒适卫生、节能保健、热稳定性好、维护使用方便、节约室内面积等优点深得人们的喜爱，且在工程界得到广泛应用。