浅析地热采暖系统设计

前言

地板采暖俗称“地热”，是热量由地面向上散发的采暖形式。该系统以整个地面作为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还与人体、家具及四周的维护结构进行辐射换热，从而使其表面温度提高，其辐射换热量约占总换热量的50%以上，是一种理想的采暖系统，可以有效地解决散热器采暖存在的问题。由于地热采暖方式符合人体工程学，且经济实惠，近几年备受青睐。采用地热取暖的面积逐年上升，尤其是新建的高档住宅，大多采用地热取暖。与此同时，越来越多已建小区的居民也采取改建的形式装上地热。

地热采暖的主要形式有两种，一种是水暖地热，即将塑料管等埋入混凝土楼板中靠燃煤、燃油、燃气锅炉或电锅炉提供热水采暖；另一种是电热地热采暖，即将发热电缆埋入混凝土楼板中，靠220V电来直接加热或蓄热采暖，现行主要以热水采暖为主。

1.负荷计算

计算全面地面辐射供暖系统的热负荷时，室内计算温度的取值应比对流采暖系统的室内计算温度低2℃，或取对流采暖系统计算总热负荷的90％～95％。

进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为界分区，分别计算热负荷和进行管线布置。

加热管内水的流速不宜小于0.25m/s，不大于0.5m/s。可以使水流能把空气带走，不让它浮升聚集。

2.立管设置

采暖立管通常设置在公共楼梯间内的管道井内，也有设置在楼梯间与住宅户内的分隔墙内。管井内最好采用同程式系统（一根供水管、两根回水管）。

设置在管道井内，管道井的尺寸大小一般为800500，一方面方便施工人员操作；另一方面应该为以后安装热计量表预留位置，同时也可以把住宅户内给水、排水立管设置其中，便于管理，也可以节省室内空间。多层及高层住宅普遍采用。

设置在楼梯间与住宅户内的分隔墙内。分隔墙一般为370mm砖墙，管道想要设置其中，通常需要预留150600（深X宽）的上下直通孔洞，孔洞内设置三根采暖系统立管（同程式）。可以节省楼梯间空间，但一般只在多层建筑内使用，且必需与结构专业密切配合，方可实施。

共用立管连接的每层户内系统不宜多于3个。如超过，每层应采用分、集水器方式连接各户内的系统。

3.分、集水器

3.1设置位置

分、集水器最好设置在有污水排出设施的地方。通常厨房靠近楼梯间，洗涤池下是安装分、集水器的最佳位置，好处有三点：第一点，从楼梯间采暖主立管到厨房的管道敷设距离最短；第二点，分、集水器在维修时及系统排气时，会有存水流出，而现在住宅设计通常在厨房洗涤池下设计多功能地漏，既能排出洗涤池内污水，还可以充当地漏，排出地面污水；第三点，安装在洗涤池下，用户在装修厨房灶台时，可以很方便的将分、集水器隐藏其中，使居室更美观。

分、集水器设置在卫生间内。好处是安装在洗手盆下，隐蔽；卫生间本就设置有地漏，可以方便、快速的排出地面污水。但通常从楼梯间内到卫生间的管道比较长，需要穿过厨房，管道敷设可能不方便。

3.2设置方式

一般住宅设计的分、集水器引出头多为3―5路，过多会影响套内各管路的平衡，每对分集水器所带的分支路不宜超过8路。笔者在设计中及自己生活实践中，注意到多数住宅阳台为冷阳台，但很多用户为了扩充厨房面积或扩充方厅面积，会拆除冷阳台与厨房或方厅之间的塑钢门，自行在阳台铺设地热管道。笔者认为设计更应贴近生活，更应人性化，从用户角度看问题，在情况允许的条件下，预留一个引出头，为用户以后加装管道提供方便。因为无论设计中或者施工中分、集水器有无预留引出头，用户都会想办法加装管路，甚至自行更换现有分、集水器，造成二次浪费。并且预留引出头并不会造成供暖热费的流失，因为在按使用面积收取热费的情况下，国家及政府机关已经出台有关规定，拆除冷阳台与室内之间塑钢门的用户，在交纳正常使用面积热费的基础上，加收150元/个阳台取暖费。并且今后安装热计量表后，更可以方便、准确地收取热费，实现用多少热，交纳多少热费。在方便了用户的同时，也使自己的设计更全面。

4.管道间距

管道间距大小直接影响管道的散热量。现在住宅建筑都为节能住宅，热能耗小，并且国家规范规定，以我国东北黑龙江省哈尔滨市为例，冬季采暖设计热指标≤21.4w/m2，较以前节能近60%，房间热负荷均比较小，这就为设计者提供了一个很大的选择余地，间距从200―300都可以。建议采用大间距300mm，因为房间内一部分面积会被床、柜占据，阻挡了管道散热，影响散热效果。相同的散热量，间距为300mm的管道需要的铺设的面积要比间距为200mm的大很多，可以减少被房间内床、柜遮挡的面积。例如：一个4mX5m的房间，供、回水温度为55/45℃，房间采用木地板，热负荷为600w，当地热管道采用300mm间距，散热量为98w/m2，铺设盘管所需面积=600/98=6.13m2；地热管道采用200mm间距，散热量为115w/m2，铺设盘管所需面积=600/115=5.22m2。明显可以看出大间距铺设更灵活，可以使房间温度更均匀。

5.管道铺设的原则

加热管的布置应本着保证地面温度的均匀的原则进行，宜将高温管段优先布置于外窗、外墙侧，使室内温度分布尽可能均匀。

设计管路时，刚从分、集水器引出的管道尽量不要穿墙。因为地面垫层厚度通常为8cm，从管道上皮到水泥地面距离大多为3cm，虽然说PE-X管道可以随便弯曲，但管道也有一定的弯曲半径，通常在管道拐弯接近水泥地面处，会拱起大包。如果从分、集水器引出的管道直接穿墙进入卧室或方厅等房间，因供暖管弯曲半径不小于8倍直径，通常使靠近墙角的地面拱起，用户铺装地板或地砖非常不方便。

同一水平管道不要多次穿墙。通常卫生间的采暖热负荷非常小，多数设计者会选择把卫生间和其他房间的热负荷用同一地热管道负担，但不要使管道多次来回穿越分隔墙。从设计的角度来说这样设计管道均匀，方便布置，实际施工人员很难做到：一是因为管道多次穿墙需要多个穿墙孔，增加工作量；二是因为地热管道中间不允许有接头，一个管路通常由一盘管道开始。一盘PE-X管道长度为120m，直径在1.5m左右，无法在穿墙孔多次通过。

敷设管形式可采用回字形或Ｓ字形，通过工程实践证明，回形比Ｓ形敷设方式要好一些，因回形冷热水相间，采暖均匀效果好，弯曲半径大，易于施工。而Ｓ形弯曲半径小，宜用于配管间距较大、面积较大的房间采用。为了使每环的总水阻力控制在800~1500mmH2O，每环长应控制在60~100米，最长不得超过120米。尽量使每环长度相等，便于各环水利平衡。

总之设计一套既合理又经济的地热系统，是每个设计者应尽的义务，在满足使用的前提下，人性化设计会使得工程建设更加完美。