热水地面辐射供暖系统设计中的几个问题1Word下载.docx
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2.1 算法一：
欧洲算法
该算法是建立在欧洲标准EN1264：
《地面供暖系统与部件》（Floorheatingsystemsandcomponents）基础上的，德国、英国等欧洲国家均采用此算法。
该算法简述如下：
2.1.1 假设条件：
（1）单位地面散热量满足下列关系：
q=8.92（θpj-θi）1.1
（2）当地面无覆盖层（覆盖层热阻Rλ,B=0）时，通过地板向下传热的损失假定为10%。
2.1.2 单位地面面积散热量q采用下式计算：
=
其中：
对数平均温差△θH。
θv----供水温度℃
θR----回水温度℃
θi---室内空气温度℃
：
填充层修正系数；
管间距修正系数；
覆盖层修正系数；
：
管外径修正系数；
=1-T/0.075（0.05m≤T≤0.375m）T：
管间距m
=100（0.045-su）（su≥0.015m）Su：
加热管上部覆盖层厚度m
=250（D-0.020）（0.010m≤D≤0.030m）D：
加热管外径m
当管间距T>
0.375m时，q可近似按下式修正：
q=q0.375*0.375/T
上述修正系数可根据地面的实际结构（面层材料、加热管规格及间距、填充层厚度等）由相应表格中查得。
2.2 算法二：
ASHREA手册算法
不同于欧洲算法，该算法是建立在基本传热公式基础上的。
2000年ASHRAE手册中给出了加热管外表面平均温度以及管内平均水温的公式，可用于地面辐射供暖的设计计算。
地面辐射供暖系统热水平均温度可按以下公式计算：
式中：
q—单位平板面积的散热量，W/m2
qb—平板背面传热损失（四周的热损失忽略不计），W/m2
M—管间距，m
rt—管壁热阻，m.k/W
（如果是电缆，rt=0；
若是金属管，rt≈1/h.Di）
td—加热管表面平均温度，℃
ta—室内空气温度，℃
tp—地面的表面平均温度，℃
2W—管间净距，M-Do，m
η—肋片效率，该值与地板结构及相应热阻有关，可通过计算获得。
Do—管外径，m
rp—平板热阻，
rs—管与板的接触热阻，m.k/W，对于埋地管道rs=0
rc—地板面层热阻，m2.k/W
从上述公式中的各影响参数可见，该方法既适用于地面供暖同时也适用于各种形式的平板供冷与供热（包括发热电缆）。
设计者可对任意形式的辐射供冷（供热）系统进行设计计算，对平板背面传热损失无任何限制，可根据绝热层实际导热系数及厚度经计算确定。
2.3 两种算法计算结果的比较
2.3.1 算例及其计算结果
算例：
De20×
2（外径x壁厚）的PE-X管，30mm厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层（其热阻值满足欧洲算法的假设条件
（2）之求），填充层厚度60mm，设计室温18℃，加热管间距250mm，计算单位地面面积散热量及向下传热损失。
（1）热媒平均温度为45℃时，单位地面面积散热量及向下传热损失如表2.3.1－1：
表2.3.1－1
地面层热阻
（m2.K/W）
算法
单位地面面积散热量Qu
（W/m2）
向下传热损失Qd
Qd/Qu（％）
0.02
算法一
110.2
未知
算法二
140
25.9
18.5
0.15
66.8
摘本文介绍了目前常用的两种地面辐射供暖系统的设计计算方法，并对其计算结果进行了比较。
通过对算例的实
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80.7
27.6
34.2
（2）地面层热阻为0.02（m2.K/W）时，单位地面面积散热量及向下传热损失如表2.3.1－2：
表2.3.1－2
热媒平均温度
（℃）
45
35
69.1
83.1
17.2
20.7
2.3.2 计算结果分析
（1）由表2.3.1－1、表2.3.1－2可见，算法一计算结果均小于算法二，前者平均为后者的80％。
说明两种算法，由于其计算方法不同，其计算结果相差较大。
同样条件下，算法一计算结果小，说明算法一安全系数比较大。
（2）由表2.3.1－1、表2.3.1－2可见，在30mm厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层的条件下，向下传热损失已接近地面散热量的20％，且其值随着面层热阻的增加、水温的降低而增加。
说明地面辐射供暖系统设计计算时，向下传热损失量是不可忽视的，应加以考虑。
2.4 综合分析，
2.4.1 与算法一相比，算法二通用性好，适用于任何形式的平板辐射供暖（供冷）系统的计算，对所计算系统无假设条件限制，而且可同时计算向下传热损失。
就计算方法本身而言，算法二是目前相对比较完善的方法。
2.4.2 鉴于国内地面辐射供暖系统的实际应用普遍存在过热现象分析，一方面是由于系统缺乏控制，同时设计富裕量过大也是导致过热现象的主原因。
算法二的计算结果应更符合实际。
3关于户内系统阻力损失
通常地面辐射供暖系统的阻力损失大于散热器采暖系统，究竟大多少？
局部阻力与沿程阻力的比例如何？
这是设计人员普遍关心的问题。
下面将通过实际计算，分析地面辐射供暖系统的阻力损失。
3.1 算例：
房间地面面积30m2，假定单位热负荷为70W/m2、供回水温差10℃，则该房间热负荷为2100W，热媒流量为180.6kg/h。
以De20×
2的PE-X管为例，假定加热管间距200mm。
（1）沿程阻力损失⊿Pl
假定房间可敷设加热管的地面面积22m2，若不考虑弯头部分的差别，管长可按下式计算：
L=A/T
L-----加热管管长m
A-----敷设加热管的地面面积m2
T------加热管间距mm
经计算，加热管长度为110米，假设分、集水器到房间的加热管长度（供回）为10米，则加热管总长度为120米。
由塑料管水力计算表可查得，此时热媒流速υ为0.25m/s、沿程比摩阻为85.86（Pa/m），则沿程阻力⊿Pl为46.7x120=10303（Pa）。
（2）局部阻力损失⊿Pj
按上述条件，加热管布置形式可如图3.1所示。
图3.1
由图3.1可计算.房间内有900弯头38个。
表3.1局部阻力系数汇总表
管路附件
局部阻力系数ξ①
个数
局部阻力系数之和∑ξ
备注
900弯头
0.5
46
23
假设房间至分集水器有900弯头有8个
突然扩大
1.0
1
突然缩小
压紧螺母连接件
1.5
2
3
供回水阀门
Y型除污器
2.2
合计
30.7
注①引自俄罗斯1999年出版的设计与施工规范《采用交联铝塑复合管供暖系统的设计与安装》
局部阻力可按下式计算：
⊿Pj=∑ξ.ρυ2/2Pa
式中∑ξ―――局部阻力系数之和∑ξ＝30.7
ρ—――水的密度（㎏／m3）；
ρ＝1000
υ—――水的流速（m/s）；
υ＝0.25
局部阻力⊿Pj＝959Pa
（3）户内系统总阻力损失⊿P
⊿P=⊿Pl⊿Pj=11262Pa
局部阻力⊿Pj占系统总阻力损失⊿P的8.5％。
若考虑恒温阀（一般压降为10－20kPa）、热量表（一般压降为10－15kPa），则系统总阻力损失可达到30－50kPa。
4结束语
（1）地面辐射供暖系统因舒适性的求，供水温度及供回水温差均小于散热器采暖系统，同等供热条件下，其系统流量为散热器系统的2－3倍。
因此，选用更符合实际的设计计算方法，从设计上避免系统过热想象，对降低地面辐射供暖系统的综合费用，减少其初投资是非常必的。
（2）地面辐射供暖系统户内系统总阻力损失应在10kPa左右。
若考虑恒温阀.、热量表.，则系统总阻力损失可达到30－50kPa。
本文计算工况偏于不利工况，对面积较小或热负荷较小的房间，其对应环路的阻力损失相应也小，适当增加户内系统总阻力损失，利于变流量系统的调节与稳定。
（3）仅就加热管的阻力损失而言，其局部阻力占户内系统总阻力损失的比例不超过10％。
参考文献：
（1）ASHRAEHandbook2000HVACSystemsandEquipment中第六章Panelheatingandcooling
（2）BSEN1264Floorheating—systemsandcomponents
（3）俄罗斯1999年出版的设计与施工规范《采用交联铝塑复合管供暖系统的设计与安装》
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