低温热水地面辐射供暖系统加热管平均间距计算
晨怡热管
2008-5-20 0:18:09
摘要:本文主要介绍了低温热水地面辐射供暖系统加热管平均间距的计算过程，希望对设计人员布置加热管间距有所帮助。
关键词:低温热水地面辐射供暖系统；加热管平均间距
1 概述
部分设计人员在确定低温热水地面辐射供暖系统加热管间距时，只是通过查《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）附录A确定，但对于具体计算过程不太了解。在此，结合河北省邢台市南宫一住宅楼介绍其中一种计算方法，该计算方法来自于李向东、于晓明主编的《分户热计量采暖系统设计与安装》一书。
2 围护结构介绍
此住宅楼为地上六层，地下一层，砖混结构，层高2.9m，体形系数<0.3，地下一层为储藏室。各围护结构构造及传热系数见表1。
表 1
因本工程设计日期为2007年3月，河北省新颁发的《居住建筑节能设计标准》（DB13(J)63-2007）还未实施，所以本工程仍执行河北省地方标准《民用建筑节能设计规程》（DB13（J）24-2000），该规程根据各地采暖期室外平均温度将河北划分为八个区，南宫属于二区。按照该规程表4.2.1的规定，以上围护结构的传热系数均满足规程要求。
3 房间功能及布置平面图
几个典型房间的功能及布置见图一。
关键词:低温热水地面辐射供暖系统；加热管平均间距
1 概述
部分设计人员在确定低温热水地面辐射供暖系统加热管间距时，只是通过查《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）附录A确定，但对于具体计算过程不太了解。在此，结合河北省邢台市南宫一住宅楼介绍其中一种计算方法，该计算方法来自于李向东、于晓明主编的《分户热计量采暖系统设计与安装》一书。
2 围护结构介绍
此住宅楼为地上六层，地下一层，砖混结构，层高2.9m，体形系数<0.3，地下一层为储藏室。各围护结构构造及传热系数见表1。
表 1
因本工程设计日期为2007年3月，河北省新颁发的《居住建筑节能设计标准》（DB13(J)63-2007）还未实施，所以本工程仍执行河北省地方标准《民用建筑节能设计规程》（DB13（J）24-2000），该规程根据各地采暖期室外平均温度将河北划分为八个区，南宫属于二区。按照该规程表4.2.1的规定，以上围护结构的传热系数均满足规程要求。
3 房间功能及布置平面图
几个典型房间的功能及布置见图一。
4 具体计算过程介绍
热力计算的目的是根据房间热负荷及确定的供回水温度，求出房间加热管间距。计算步骤如下：
4.1 设计依据
（1）《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003
（2）《住宅建筑规范》GB 50368-2005
（3）《住宅设计规范》GB 50096-1999（2003年版）
（4）《民用建筑节能设计规程》DB13（J）24-2000
（5）《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ 26-95
（6）《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004
（7）《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93
4.2 各房间地面净面积计算
考虑到家具及其他地面覆盖物对散热量的影响，所以应计算出各房间扣除遮挡物的地面净面积，计算结果见表2。
表2
《北京市建筑设计技术细则（设备专业）》中对遮挡系数也作出了介绍，见表3，大家也可以将表3和表2作一比较。
表 3
热力计算的目的是根据房间热负荷及确定的供回水温度，求出房间加热管间距。计算步骤如下：
4.1 设计依据
（1）《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003
（2）《住宅建筑规范》GB 50368-2005
（3）《住宅设计规范》GB 50096-1999（2003年版）
（4）《民用建筑节能设计规程》DB13（J）24-2000
（5）《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ 26-95
（6）《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004
（7）《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93
4.2 各房间地面净面积计算
考虑到家具及其他地面覆盖物对散热量的影响，所以应计算出各房间扣除遮挡物的地面净面积，计算结果见表2。
表2
《北京市建筑设计技术细则（设备专业）》中对遮挡系数也作出了介绍，见表3，大家也可以将表3和表2作一比较。
表 3
4.3 计算房间热负荷QA
按照上述规范，确定室内设计温度，具体温度值见表4。按照《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）3.3.2条规定“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%。”我们以降低2℃计算。
在计算户间传热时，目前意见不很统一，按照北京市地方标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》（DBJ01-605-2000）3.0.4条规定“户间因室温差异而形成的热传递，应 按下列原则计算传热负荷：
（1）应计算通过户间楼板和隔墙的传热量。
（2）与邻户的温差，暂按6℃计算，采用地板供热时，暂按8℃计算。
（3）以各向户间传热量总和的适当比例，作为户间总传热负荷。”
我们以传热温差8℃计算，中间楼层按一层楼板传热，不考虑最不利情况。计算出的结果见表4。
4.4 计算房间单位地面面积热负荷Q
计算结果见表4。
4.5 计算加热管平均水温tp
由公式tp=（tg+th）/2 （1）
式中tp-加热管平均水温（℃）；
tg-设计供水温度（℃）；
th-设计回水温度（℃）。
民用建筑供水温度宜采用45～50℃，不应高于60℃，供回水温差宜采用5～10℃。本工程供水温度采用50℃，回水温度采用40℃，则加热管平均水温tp=（50+40）/2=45℃
4.6 根据房间性质确定地面平均温度tb
由公式tb=tn+9.82(q/100)0.969 （2）
tb-地面平均温度（W/m2）；
q-单位地板散热量（W/m2）；
tn-室内温度（℃）。
如果计算出的地面平均温度超过《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）表3.1.2地表面平均温度的最高限值，必须通过加强围护结构保温或采取其他辅助采暖措施。
4.7 计算需要的辐射板传热系数K
由公式K=Q/（tp-tb）（W/m2·℃） （3）
K-辐射板传热系数（W/m2·℃）；
式中各符号同上。
4.8 计算加热管上部覆盖层材料的导热系数
由公式
（4）
式中λ-加热管上部覆盖层材料的导热系数（W/m·℃）；
δi-各层覆盖层材料厚度（m）；
λi-各层覆盖层材料的导热系数（W/m·℃）；
本工程中填充层采用60mm厚豆石混凝土，加热管管径采用De20，填充层上为20mm水泥砂浆及10mm大理石面层。
则
（W/m·℃）
4.9 计算加热管平均间距A
由公式
（5）
式中A-加热管间距（m）；
λ-加热管上部覆盖层材料的导热系数（W/m·℃）；
K-辐射板传热系数（W/（m2·℃）；
B-加热管上部覆盖层材料的厚度（m）。
表 4
注：101表示01房间一楼，201表示01房间二楼，601表示01房间六楼，依此类推。
可以看出对于餐厅+走廊及客厅，需要的加热管平均间距相当大，如果按照《地面辐射供暖技术规程》（JGJ 142-2004）条文说明中3.5.4中“加热管最大间距不宜超过300mm”的规定，上述两个房间明显过热，实际在房间内区可不进行加热管敷设。
通过以上计算大家或许会发现，上述计算方法没有涉及到加热管导热系数不同而引起的加热管间距不同，与《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）附录A不一致，这是因为该计算方法不同的缘故。
5 结束语
以上介绍了低温热水地面辐射供暖系统加热管平均间距的计算过程，希望能对大家有所帮助。
6 参考文献
1.《分户热计量采暖系统设计与安装》李向东 于晓明主编.中国建筑工业出版社，2004
2.《地面辐射供暖技术规程》（JGJ 142-2004 ）.北京：中国建筑工业出版社，2004
3. 河北省工程建设标准 民用建筑节能设计规程（DB13（J）24-2000）
4.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）.北京：中国计划出版社，2003
5.《住宅建筑规范》（GB 50368-2005）.北京：中国建筑工业出版社，2005
6.《住宅设计规范》（GB 50096-1999（2003年版））.北京：中国建筑工业出版社，2003
7.《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26-95）.北京：1995
8.《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-93）.北京：中国计划出版社，1993
9.北京市地方标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》（DBJ 01-605-2000）.北京：2000
按照上述规范，确定室内设计温度，具体温度值见表4。按照《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）3.3.2条规定“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%。”我们以降低2℃计算。
在计算户间传热时，目前意见不很统一，按照北京市地方标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》（DBJ01-605-2000）3.0.4条规定“户间因室温差异而形成的热传递，应 按下列原则计算传热负荷：
（1）应计算通过户间楼板和隔墙的传热量。
（2）与邻户的温差，暂按6℃计算，采用地板供热时，暂按8℃计算。
（3）以各向户间传热量总和的适当比例，作为户间总传热负荷。”
我们以传热温差8℃计算，中间楼层按一层楼板传热，不考虑最不利情况。计算出的结果见表4。
4.4 计算房间单位地面面积热负荷Q
计算结果见表4。
4.5 计算加热管平均水温tp
由公式tp=（tg+th）/2 （1）
式中tp-加热管平均水温（℃）；
tg-设计供水温度（℃）；
th-设计回水温度（℃）。
民用建筑供水温度宜采用45～50℃，不应高于60℃，供回水温差宜采用5～10℃。本工程供水温度采用50℃，回水温度采用40℃，则加热管平均水温tp=（50+40）/2=45℃
4.6 根据房间性质确定地面平均温度tb
由公式tb=tn+9.82(q/100)0.969 （2）
tb-地面平均温度（W/m2）；
q-单位地板散热量（W/m2）；
tn-室内温度（℃）。
如果计算出的地面平均温度超过《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）表3.1.2地表面平均温度的最高限值，必须通过加强围护结构保温或采取其他辅助采暖措施。
4.7 计算需要的辐射板传热系数K
由公式K=Q/（tp-tb）（W/m2·℃） （3）
K-辐射板传热系数（W/m2·℃）；
式中各符号同上。
4.8 计算加热管上部覆盖层材料的导热系数
由公式
（4）式中λ-加热管上部覆盖层材料的导热系数（W/m·℃）；
δi-各层覆盖层材料厚度（m）；
λi-各层覆盖层材料的导热系数（W/m·℃）；
本工程中填充层采用60mm厚豆石混凝土，加热管管径采用De20，填充层上为20mm水泥砂浆及10mm大理石面层。
则
（W/m·℃）4.9 计算加热管平均间距A
由公式
（5）式中A-加热管间距（m）；
λ-加热管上部覆盖层材料的导热系数（W/m·℃）；
K-辐射板传热系数（W/（m2·℃）；
B-加热管上部覆盖层材料的厚度（m）。
表 4
注：101表示01房间一楼，201表示01房间二楼，601表示01房间六楼，依此类推。
可以看出对于餐厅+走廊及客厅，需要的加热管平均间距相当大，如果按照《地面辐射供暖技术规程》（JGJ 142-2004）条文说明中3.5.4中“加热管最大间距不宜超过300mm”的规定，上述两个房间明显过热，实际在房间内区可不进行加热管敷设。
通过以上计算大家或许会发现，上述计算方法没有涉及到加热管导热系数不同而引起的加热管间距不同，与《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）附录A不一致，这是因为该计算方法不同的缘故。
5 结束语
以上介绍了低温热水地面辐射供暖系统加热管平均间距的计算过程，希望能对大家有所帮助。
6 参考文献
1.《分户热计量采暖系统设计与安装》李向东 于晓明主编.中国建筑工业出版社，2004
2.《地面辐射供暖技术规程》（JGJ 142-2004 ）.北京：中国建筑工业出版社，2004
3. 河北省工程建设标准 民用建筑节能设计规程（DB13（J）24-2000）
4.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）.北京：中国计划出版社，2003
5.《住宅建筑规范》（GB 50368-2005）.北京：中国建筑工业出版社，2005
6.《住宅设计规范》（GB 50096-1999（2003年版））.北京：中国建筑工业出版社，2003
7.《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ 26-95）.北京：1995
8.《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-93）.北京：中国计划出版社，1993
9.北京市地方标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》（DBJ 01-605-2000）.北京：2000
责任编辑: banye
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