西安地暖
摘要:本文主要介紹了某別墅的地板采暖設計。該別墅以一臺商用容積型電熱水器為熱源，末端采用低溫熱水地面輻射供暖系統，滿足了在沒有集中熱源地區的采暖需求。
關鍵詞:別墅采暖；電熱水器；低溫熱水地面輻射供暖
1 引言
這幾年各地利用地理優勢新建的別墅層出不窮，比如石家莊平山溫塘利用溫泉優勢新建了大批別墅，但由于這些別墅都遠離市區，無集中供熱管網提供熱源，所以別墅就出現了多種多樣的采暖方式。
2 工程概況
本工程為石家莊靈壽縣某別墅，地上三層，建筑面積為374.906m2，建筑高度為12.75m。下面對戶內采暖系統的設計進行簡單介紹。
該別墅熱源采用一臺史密斯商用容積型電熱水器為熱源，熱水器型號為DRE-52-36，儲水容量為200L，額定功率為36kW。系統配置一臺循環水泵，型號為UPS25-80，流量為2.5t/h，揚程為8m，功率1-3檔功率分別為140W，210W，245W，為熱水器自帶。本系統由三層衛生間內配置的一臺開式膨脹水箱負責定壓，水箱尺寸為30cm×30cm×30cm，有效容積為18L，為熱水器自帶。供熱末端應甲方要求采用低溫熱水地面輻射供暖系統，供回水溫度為50℃/40℃，戶內埋地加熱管采用耐熱聚乙烯（PE-RT）管，使用條件級別為4，S5系列，承壓0.60MPa，管材外徑為20mm，壁厚2.0mm。
3 設計中應用的相關規范
1）《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003）；
2）《住宅設計規范》（GB50096-1999（2003年版））；
3）《住宅建筑規范》（GB50368-2005）；
4）《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）；
5）《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142-2004）；
6）《汽車庫建筑設計規范》（JGJ100-98）；
7）《建筑設計防火規范》（GBJ16-87）（2006年修訂版）。
4 設計參數
1）室外設計參數：采暖室外計算干球溫度：-8℃，冬季室外最多風向的平均風速：2.3m/s。
2）房間室內設計溫度：廚房：17℃；車庫：5℃；其余房間：20℃。
3）熱媒參數：供水溫度50℃，回水溫度40℃。
5 需要注意的幾點問題
1）熱源的選擇：
面積較大的小區，可以考慮小區內建鍋爐房解決采暖熱源。也有采用電暖器采暖的，曾經接觸過石家莊平山的幾個別墅，甲方要求室內采用電暖器采暖，電暖器由廠家配置。由于本別墅附近無供熱管網，且附近無燃氣源，所以采用集中供熱及燃氣壁掛爐采暖就不現實，經過比較，本工程采用電熱水器作為熱源，熱水器位于一層一單獨小室內。熱水器接管參見圖一，熱水器結構見圖二。
2）系統的定壓及補水：
熱水系統的定壓設施有以下幾種方式：高位開式膨脹水箱定壓、補給水泵定壓、氮氣加壓裝置、補給水泵加壓裝置。熱水系統的恒壓裝置和加壓方式，應根據系統規模、供水溫度和使用條件等具體情況確定。通常≤95℃的熱水系統可采用高位開式膨脹水箱定壓或補給水泵定壓；高溫熱水系統可采用氮氣加壓裝置或補給水泵加壓裝置定壓。本熱水器自帶膨脹水箱有開式和閉式兩種，開式膨脹水箱的設置需要一定的上部空間，由于高位膨脹水箱的最低水位，應高于熱水系統最高點1m以上，并應保證循環水泵停止運行時系統不汽化。由于本系統熱水系統最高點也就是三層衛生間內的分水器，分水器位置距該層地面550mm，衛生間可利用高度能夠滿足高于熱水系統最高點1m的要求，考慮到開式系統較閉式系統簡單，所以本工程采用開式水箱作為定壓及容納膨脹水量。經過計算選用有效容積為18L的水箱，為熱水器自帶的成品。
為給系統補水，在回水管上預留補水管，這個工作需要和給排水專業設計人員共同協商。
3）車庫采暖方式的選取:
本別墅配備一間20m2的車庫，考慮到車庫外圍護結構較多，耗熱量較大，而供回水溫度較低且只有10℃溫差，如果選用散熱器采暖,效果不是很好，所以仍采用低溫熱水地面輻射供暖，不過應注意由于和車輪接觸的區域有較大的集中荷載，所以地面的做法與一般房間內的做法有所不同。按照《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142-2004）3.2.6條的規定，加熱管的填充層厚度不宜小于50mm，本工程在其他房間采用50mm的墊層，做法可詳見河北省工程建設標準設計《05N1采暖工程》圖集。考慮到車庫地面的荷載問題，和結構專業共同協商計算，確定出本車庫的地面做法，采用100mm厚墊層，標號為C20，聚苯乙烯泡沫塑料板同時采用一定加密措施，并在墊層內加入鋼絲網片。
4）熱負荷的計算：
由于別墅一般多建于空曠地帶，風力較大，所以在計算耗熱量時應適當加5%-10%的風力附加，在采暖室外計算干球溫度時也應適當調整。為了提高舒適性，室內設計溫度應按《住宅設計規范》及《住宅建筑規范》中規定的最小室內溫度提高兩度，但是在計算熱負荷時應比計算對流采暖系統的設計室內溫度低2℃，比如臥室室內設計溫度為20℃，計算時應按照18℃計算。同時在計算時應注意采用低溫熱水地面輻射供暖，在計算熱負荷時不應計算地面的傳熱損失。
5）管材的選取：
低溫熱水地面輻射供暖加熱管可采用的管材有：交聯鋁塑復合（XPAP）管；聚丁烯（PB）管；交聯聚乙烯（PE-X）管；無規共聚聚丙烯（PP-R）管；耐熱聚乙烯（PE-RT）管等。管材的材質和壁厚應根據工程的耐久年限、管材的性能、管材的累計使用時間以及系統的運行水溫、工作壓力等條件確定。目前低溫熱水地面輻射供暖系統多采用交聯聚乙烯（PE-X）管作為加熱管，但考慮到交聯聚乙烯（PE-X）管不能熱熔，必須采用專用接頭機械連接。耐熱聚乙烯（PE-RT）管、聚丁烯（PB）管和無規共聚聚丙烯（PP-R）管都能采用熱熔連接，但是無規共聚聚丙烯（PP-R）管一般不生產盤管，而聚丁烯（PB）管價格相對過高，開發商在價格上可能不能接受。所以經過比較，本工程選用耐熱聚乙烯（PE-RT）管為加熱管。耐熱聚乙烯（PE-RT）管是以乙烯和辛烯共聚制成的特殊的線型中密度乙烯共聚物，添加適量助劑，經擠出成型的熱塑性加熱管。
下面對耐熱聚乙烯（PE-RT）管和交聯聚乙烯（PE-X）管在壁厚方面作以比較。例如在系統工作壓力為0.6MPa下，De20的交聯聚乙烯（PE-X）管和耐熱聚乙烯（PE-RT）管的壁厚分別為1.9mm和2.0mm，但規范規定對于管徑大于等于15mm的管材壁厚不應小于2.0mm，因此管材外徑為De20時交聯聚乙烯（PE-X）管和耐熱聚乙烯（PE-RT）管的壁厚是相同的，因此在相同流量下二者的流速是相同的。
6）加熱管的布置形式:
加熱管的布置形式通常有回字形、往復形、平行形、S字形，一般房間多采用回字形，考慮到衛生間的實際情況采用平行形。由于房間的熱損失主要發生在與室外空氣鄰接的部位，如外墻、外窗、外門等處。為了使室內溫度分布盡可能均勻，在鄰近這些部位的區域如靠近外窗、外墻處，管間距可以適當的縮小，而在其他區域則可以將管間距適當的放大。還應注意的問題是，廚房內布置盤管不應布置在櫥柜下，衛生間不應布置在衛生器具下。
7）加熱管長度的選取：
考慮到水力平衡的問題，所以《地面輻射供暖技術規程》（JGJ 142-2004）3.5.2條要求連接在同一分水器、集水器上的同一管徑的各環路，其加熱管的長度宜接近，并不宜超過120m。但前提是應達到分室調節，有的開發單位要求設計人員各環路間管長差距不超過10m，單純強調環路長度一致，會出現一個房間有多個環路和其他房間的環路共用，無法實現分室調節，這種做法是不正確的。
8）加熱管敷設間距的選取：
加熱管敷設間距應按照附錄中單位地面面積散熱量及向下傳熱損失選取，但是附錄A只列出兩種管材，即交聯聚乙烯（PE-X）管（導熱系數為0.38W/m·k）和聚丁烯（PB）管（導熱系數為0.23W/m·k）的計算數據，其他管材可根據其實際導熱系數參照選用。耐熱聚乙烯（PE-RT）管導熱系數為0.40W/m·k，和交聯聚乙烯（PE-X）管的導熱性差不多，甚至比其導熱性要好，所以可以參照交聯聚乙烯（PE-X）管選用。
同時在計算地面散熱量時應考慮家具及其他地面覆蓋物的影響。家具和其他地面覆蓋物的遮擋對地面散熱量影響很大，應予以考慮，但地面遮擋因素隨機性很大，情況非常復雜，設計人可根據具體情況附加一定的安全系數。遮擋系數可參照2004年12月1日出版的，由北京市建筑設計標準化辦公室編的《建筑設計技術細則設備專業》一書中的數據參照選用。
9）分集水器位置的設置:
由于一層存在750mm高的錯層，所以每個錯層各設一個分集水器，二層及三層不存在錯層，所以每層各設一個分集水器。分集水器位置除了一層一個分集水器由于條件考慮布置在餐廳，其余均位于衛生間內，在墻允許留槽時預留150mm厚的槽，以實現分集水器暗裝。在工作中也接觸到分集水器有布置在管道井的，這樣可以節省一定的面積。在未實施的河北省地方標準《低溫熱水地面輻射供暖施工與驗收規程》中規定“當分集水器設置在管道井內時，各分集水器間應水平布置，應盡量靠近檢修口，安裝高度應比布置在居室內時稍高一些。”其實分集水器占用墻體的面積是很小的，以4環路的分集水器為例，長只有280mm，高也只有600mm，故如果暗裝，基本不占用室內面積。而布置在管道井內，由于管道井溫度較低，只有5℃左右，所以必須考慮分集水器的保溫。另外分集水器布置在管道井內，管道井一般情況要上鎖或用墻封堵，這樣住戶無法方便地對室溫進行調節，失去了分室調節的功能。
6 結束語
本文從熱源及管材的選擇等多方面介紹了某別墅的采暖設計，使低溫熱水地面輻射采暖的優勢在別墅中得以充分體現。
7 參考文獻
1.《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142-2004J365-2004）.北京：中國建筑工業出版社，2004
2.《2003全國民用建筑工程設計技術措施 暖通空調 ·動力》.北京：中國建筑標準設計研究所，2003
