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试论地面辐射供暖系统热性能测试的重要性

2008/09/12

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试论地面辐射供暖系统热性能测试的重要性

浏览次数:9 日期:2008年9月12日 16:40
 

一、热舒适性欠佳是地暖使用过程中最主要的问题之一
地面辐射供暖是指通过提升地面温度,形成热辐射面,依靠辐射面与人体、家具及房间其余表面的辐射热交换进行供暖的技术方法。在建筑采暖设计中的末端系统形式选择时,散热器对流采暖和地面辐射供暖是经常采用的两种形式。与传统以对流散热为主的采暖方式相比,地面辐射供暖以其舒适、卫生、节能等诸多优点,越来越受到人们的重视。根据热媒形式的不同,地面辐射供暖系统可以分为低温热水地面辐射供暖系统和电热辐射供暖系统。地面辐射供暖系统主要依靠辐射传热,室内作用温度比采用散热器时要高1-2℃。再者,由于供水温度一般在60℃以下,可以利用热泵、太阳能、地热及低品位热能。一般认为,地面辐射供暖系统比传统的采暖方式节能20%-30%。同时地面辐射供暖系统具有易于实现“分户计量、分时调温”等优点,近年来在我国开始被采用后,迅速得到推广。2007年地面辐射供暖系统在北京市铺设超过1000万平方米,占到20%以上,在秦皇岛等城市地暖铺设率甚至占到70%以上。
然而,过快的发展速度也使得地暖行业在发展过程中出现了不少问题,其中许多用户反映的“地暖不热”和“地暖过热”现象,即是出现的最多的问题之一。地暖系统的散热量包括室内散热和室外散热两部分,室外散热主要为通过楼板向下传热部分,室内散热对业主来说才为有效散热量,一般来说,地面辐射供暖系统的向下传热损失占到总的散热量的10%-30%,特别是直接与土壤相连的楼层以及楼下房间空置的楼层,传热损失所占比例更高。 “地暖不热”现象的主要原因即是系统的总体散热量不足或室外散热量过多造成的,而“地暖过热”现象的原因则是使用过程中系统的总体散热量过多造成的。无论是“地暖不热”还是“地暖过热”都将严重影响到居住建筑的健康和舒适度以及建筑节能效果。
二、热舒适性欠佳产生的根源
地暖系统是一个复杂的系统,该系统采暖效果的发挥,是由设计人员的设计,相关施工人员规范的施工以及业主理性的运行和保养所决定的。尤其是设计和施工环节,设计方案的科学性和施工阶段的合理性直接决定了地暖系统的采暖效果。从设计和施工阶段来看,影响地暖系统散热量及向下传热损失的因素包括地面辐射供暖系统用绝热层的厚度、性能,加热管的间距、种类、管径、热阻以及填充层、面层的性能等多种因素。其中面层的种类和性能是影响地暖系统散热量的最重要因素之一。
按照《地面辐射供暖技术规程》的要求,地暖工程的设计人员在计算房间热负荷的时候,必须考虑该房间将来可能铺装的地面材料(地砖或地板)的遮盖系数。但是,由于规程并没有针对此问题进行更具体、更细致和更明确的规定,部分设计人员在不能确认业主将来会选择地砖、地板还是地毯的情况下,为了使问题简单化,便仅以地砖为参考对象来考虑地暖系统的遮盖系数,并据此进行相关计算和绘制设计图。显然,在这种设计图指导下完工的地暖系统,如果将来它上面铺装的材料不是地砖,而是比地砖的热阻更大的木地板的话,那么该地暖系统的供暖效果就会大打折扣,极有可能导致这个房间散热量不足。
有设计人员认为对于地暖系统来说,楼板向下传热和上层楼板向下传热互相抵消,因此热损失部分可以忽略不计。事实上通过调研发现,很多情况下并不是这样,如对于顶层用户、楼下空置用户以及直接与地面接壤的底层用户来说,由于向下传热损失导致“地暖不热”的现象屡见不鲜,因此在设计过程中尽量减少楼板向下传热导致的热损失是很有必要的。
同时,部分设计人员在绘制地暖图纸的过程中,一旦发现新接手房屋的施工面积与他以前设计过的房屋的施工面积比较接近,往往不顾两套房屋外墙围护结构状况的差异、房间朝向的差异、户间传热量的差异等因素,拍脑袋套用以前他所绘制的施工图,结果往往导致同一设计方案下一套房屋温暖而另一套房屋不温暖情况的发生。
在施工阶段,由于目前热水地暖系统选用的管道大多是整盘的塑料管,整盘的塑料管在地暖工程的中间部位回转时,施工难度较大,容易导致管材死折,而管材死折后如果不能及时修复,必然会导致该房间不热现象的发生。同时,一些施工人员在铺管之前没有认真清理管内杂物,形成管路堵塞也是造成地暖不热的原因之一。
从业主使用阶段看,根据JGJ 142-2004《地面辐射供暖技术规程》,地暖系统的供水温度一般不大于60℃。而在实际使用过程中,许多业主采用的热媒进口温度都大于60℃,甚至达到或超过了80℃,使得地暖系统的散热量要远大于设计散热量,造成了许多采用地暖的业主天气越冷越爱开窗的奇怪现象。这种现象不但降低了住宅的舒适和健康度,同时也造成了严重的能源浪费现象。
三、地暖系统热性能测试是杜绝热舒适性欠佳的重要保障
杜绝“地暖不热”或“地暖过热”现象的发生,应从源头抓起,首先综合考察业主的需求以及业主使用时热媒的温度以及房屋的朝向、保温措施等,之后要求设计师对地暖系统进行针对性的设计。施工阶段应严格遵循设计方案,选用材料热性应能满足设计方案要求,杜绝野蛮施工。同时为了保障地暖系统使用过程中采暖效果满足业主需求,一定要对地暖系统的热性能采用科学、合理的方法进行验收,确保地暖系统的设计方案能够满足业主的需求以及施工过程严格按照设计方案和施工图进行施工,以使得最终的地暖系统采暖效果满足业主需求,不再有“地暖不热”或“地暖过热”的现象发生。
当前国内与地面辐射供暖系统相关的标准包括用于地面辐射供暖系统热负荷计算的《采暖通风及空气调节设计规范》GB 50019;用于地面辐射供暖系统工程设计、施工和验收的标准《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004以及各地的地暖设计相关地标等;用于地暖工程节能验收的GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》。在这些标准中仅JGJ 142-2004 以及部分地标涉及到地面辐射供暖系统的散热量和热损失,但也仅限于用于指导地面辐射供暖工程的设计。由于上述标准和验收规程中都没有规定散热量和散热效率的验收细则,这使得地暖工程“地暖不暖”或“地暖过暖”现象时有发生,损害了业主的利益,同时也不利于建筑采暖的科学、合理的节约用能。设计方案的散热量和散热效率究竟怎样,不仅和设计方案相关,而且与实际的材料种类、性能以及施工过程等密切相关,且这些因素互相影响,因此无法通过分别测量各种材料的相关性能直接获得地面辐射供暖系统整体的热性能,而需要进行系统的整体运行测试获得。
借鉴国外相关测试方法,结合我国实际情况,国家建筑材料测试中心在对地暖管材和地暖系统整体测试试验的基础上,提出利用模板法测试地面辐射供暖系统的热性能,并申请制定地面辐射供暖系统热性能的测试方法标准。国家建筑材料测试中心所提出的方法既适用于80式普通地暖系统,也适用于预制薄型地暖系统等新型低温热水辐射地暖系统的热性能测试。同时可以将水媒循环系统改为电加热系统,通过测试电热地面辐射供暖系统的电功率,获得其散热量和热损失。测试结果将用于对地暖工程设计方案的热性能检验、薄型地暖产品的性能检验以及施工质量的验收,也可用于地暖工程的节能验收。采用该方法对地暖系统进行热性能的检验,将有力改善地暖系统的采暖效果,保护消费者利益,推进建筑采暖节能事业的开展,为地面辐射供暖行业的健康可持续发展提供依据和支撑。

 

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