家用供暖系统培训资料

天汇热能工程公司家用暖通技术培训资料
制作：重庆天汇热能工程有限公司
日期：2006年6月
目录
一、基础理论
二、地板采暖
第一章：地暖的起源及历史
第二章：地暖知识简介
第三章：地暖的种类
第四章：低温热水地面辐射供暖
第五章：低温电热辐射供暖
第六章：常采用的低温热水地面辐射供暖系统元件
三、高级散热器采暖
四、热水循环系统
五、泳池及水疗池水处理恒温系统
基础理论
一、名词和热量单位
1、什么叫大卡（kcal）和焦耳（J）
大卡是一种描述热量多少的物理单位，1升水温度上升1度需要的热量就是1大卡。

焦耳是描述作功多少的单位，1卡＝4.18J
所有能量最后都要变成热量。

2、什么是千瓦（KW）、瓦（W）
描述功率的单位，表征单位时间内发出的能量多少（可以是作功或发热），1W＝1J/S
3、转换关系：1kcal/h＝1.16W 1万kcal/h＝11.6kw
4、电单位：度
按1KW的功率运行1小时，就是1度，所以叫1千瓦时。

1万kcal=11.6度。

5、天然气热值
每立方天然气热值为8500Kcal，转换为度数就是约9度，天然气燃烧转换为热量转换效率按92％考虑。

故1方天然气发出的热量相当于9度电的热量。

6、温度（温差）、压力（压差）、流量（流速）、物位
二、制冷和采暖负荷
1、采暖周期：每年3个月，实际还要长一些。

2、采暖温度：舒适性采暖温度为18－22度，特殊场所（浴室泳池等）需24－26度。

环境4度。

3、制冷：24－26度。

4、采暖负荷：舒适：100－120w/m2，特殊：100－150w/m2，卫生间取140w/m2。

房间温度18－22度，环境温度4度。

6、制冷负荷：普通150－200w/m2，特殊250－300（商场、餐厅等）
房间温度24－26，环境37度。

7、计算采暖制冷热量：面积×每平米采暖负荷×N(同时使用率1)
注：采暖面积按布置有采暖末端（地暖、散热器或风机盘管）的区域计算。

三、热水
参考规范：建筑给排水设计手册。

1、每人每天用热水量定额
100－150l/d（60度）
2、单个花洒额定流量（40度）
300l/h
3、重庆地区最冷月份地面水温度
7度
4、温差－进出热水器的水温变化幅度。

5、热水量计算
计算依据：按卫生洁具热水用量定额计算法Q=Kmq（给排水规范GBJ15-88,参见建筑给水排水设计手册，中国建筑工业出版社）
Q=Kmq
Q——最大小时热水用水量（L/h）
K——按规范设计同时使用率，住宅30％，酒店60%
m——卫生洁具总数（n套）
q——热水用水量定额(查手册得300L/h·个,40℃) 5、热量换算
Q=cm(t2-t1)
Q――热水所需热量，大卡/h
C――水比热，1Kcal/l.度
m――热水流量，kg/h
t2――计算热水温度40
t1――冷水温度(最冷月份7度)
按最冷地面水温计算
例：2喷头的热量
2×300＝600l/h
600*1*33=19800kcal/h=1.98=2万kcal/h
地板采暖
一、地暖的概念
地暖是地板辐射采暖的简称，是通过热源及热媒将地板加热，加热后的地板通过远红外线辐射对室内进行加热的一种采暖方式。

该采暖方式是对房间热微气候进行调节的节能采暖方式，具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修、方便管理等特点，是一种目前世界公认的最为理想的采暖方式。

二、地暖的特点
1、地暖的优点
① 柔和舒服
波长由0.8μm到1mm为红外线，红外线大气穿透能力的相对透过率高。

太阳光8～13μm的波长的红外线由于其波长范围宽，吸收或穿过性能稳定,能量能大量到达地球，所以在冬天即使室内温度不高，如果能打开窗子晒到太阳的话，也会感到温暖和舒服。

而地板采暖的波长也在8μm到13μm之间，其特性是给人以晒太阳时的自然的暖烘烘的感觉，而其温度即使人体直接接触也不至于烫伤，属于低温舒适型设备。

从温感生理学的角度研究表明，8～13μm范围的远红外线，只是刺激皮肤表面内部2mm处被称做敏温点的穴位，而使人们感到温和的体感。

另外由于没有对流式采暖方式时的空气扰动带来的不快，人们会感到很舒适。

下图是关于地板采暖和对流采暖两种采暖方式的室内温度分布图。

研究表明由于人们对于采暖的要求不仅是空气温度,而是温度和辐射刺激的综合效果,因此,为了达到同样的体感效果，有辐射采暖的左图设定温度为18℃,没有辐射采暖的右图室内设定温度应为24℃～27℃。

地板采暖和对流采暖两种采暖方式的室内温度分布图
图中可以看出，对流采暖不仅由于空气流动而直接从皮肤带走热量而使人感到寒冷，而且由于只是加热天棚部分，使室内温差过大，使人有头热脚冷的感觉并由可能使人烦躁不安。

而于此相反，地板采暖可以保持室内温度相对成梯度分布，脚部温度在25-30℃左右，头部温度在18-20℃左右，非常符合人体受热需求，即使站立也没有头热脚冷感觉。

由于幅射面表面温度低于常规散热器，水分散失较少，红外线辐射穿过透明的空气，克服了传统散热器供暖方式造成的室内燥热、有异味、皮肤失水、口干舌燥等不适，室内环境如春。

②安全可靠
热源可以不设在室内，没有火灾的危险，另外一般地热地板的表面温度仅有三十多度，因此没有烧伤的危险。

③卫生条件良好
不在房间点火燃烧,所以可以保持冬季室内空气清洁，同时避免由于风机强制对流换热时吹起来得扬尘和细菌被人们吸入，不造成污浊空气的对流，室
内十分洁净。

更值得一提的是，地面温度较高，可以破坏冬季壁虱等寄生虫的生存环境，并防止霉菌的产生。

④有益健康
根据人体的供暖需求，理想的室内温度应当是中医所提倡的"温足而凉顶"，现代医学也证明，脚部毛细血管较少，血液循环不如身体其它部位，尤其当脚下温度低时，人的全身都会感到寒冷，长期如此，血压也会相应升高，还会产生其它疾病。

辐射热散是最好的采暖方式，室内地表温度均匀，室温由下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉，从而形成真正符合人体散热要求的热环境，改善血液循环，促进新陈代谢，对心血管疾病有抑制作用；对老年人和儿童尤为适用，对于关节炎、老寒腿的病人更有防治功效，而且由于温差小，特别是对老弱病残者没有冷休克的担心，因此健康上很有优势。

不会导致室内空气对流所产生的尘埃飞扬，可减少空气污染，消除了散热设备和管道积尘及挥发的异味。

⑤节能经济
研究表明，水平向上时的综合对流换热系数较大，另外整个房间的水平方向都可以作为一个散热器，无需像传统采暖设备那样通过增加鳍片来扩大散热面积。

辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，由于是8～13μm的远红外线辐射采暖，所以室内设定温度即使比对流式采暖方式低4～9℃，也能使人们有同样的感觉，（如设计按16摄氏度参数使用，可达到20摄氏度的供暖效果），由于温差比对流式采暖低，所以温差传热损失会大大减小。

另外防止了天棚处的室内过热损失，没有强制对流，还会使冷凤渗透损失减少。

热量集中在人体受益的高度内，热媒低温传送，在传送过程中热量损失小。

实际使用时，通过分集水器分室独立控制，更能节省能源，根据测量计算，地
热采暖比一般采暖节能幅度达到20%--30%。

⑥省空间美观
由于加热末端装置均设置在地面，所以室内不象中央空调需要送风道，占用室内空间，暖器片同样占用室内面积，而地暖不占室内面积。

因此一定程度上扩大了房间可利用面积，同时有利于房间家具的摆设布置，增加室内的美观性能。

⑦无噪音
由于它不必设置末端送风装置，所以没有噪音，室内安静，铺设地热后还利于隔音和降低楼板撞击声。

⑧多功能性
地热系统可提供大流量的卫生热水，连续供应能力强。

○9经久耐用
地暖系统一次投入后可使用50年以上，超过其它采暖方式。

地板采暖暗装于地板下，基本上免除人为的故障，也可以说是免维护的。

○10国外研究结果表明：地板采暖比暖风采暖能使中学生的记忆力指数平均提高10%。

综合以上可见，地热采暖是对房间热微气候进行调节的节能采暖系统，具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修、方便管理等特点，是一种极为理想的采暖。

2、地暖的缺点
虽然地暖存在着很多优点，但也存在着以下缺点：
①投资较高
②对负荷变化的调节适应能力差
加热体大都埋设在地板下，不象对流方式采暖那样通过调节暖风直接吹向人体的送风量可以速见效果，因此室内温度反应速度较慢。

③启动时间较长
⑤降低室内净高
实际上约降低净高３～４cm，
三、采暖方式3种原理及3种采暖方式的比较
1、采暖方式3种原理
①辐射采暖：以热辐射作为主要的采暖方式。

代表系统：地板采暖
②对流采暖：以空气对流作为主要采暖方式。

代表系统：空调。

通过加热空气，并使空气流动的方式，加热空间。

③混合采暖：结合辐射和对流的采暖方式。

代表系统：散热片采暖。

通过辐射和对流对空间加热。

2、3种采暖方式比较
1、从投资成本和运营成本来说，空调机采暖投资和运营成本高，是暖气片采暖的两倍，暖气片采暖投资和运营成本较低，而地板采暖投资成本和运营成本要低于暖气片采暖。

2、从舒适程度来说，空调机采暖和暖气片采暖在室内温度分布上是下凉上暖，即头部位置的温度高于脚部位置的温度，使人感觉不是很舒服，而地板采暖室内温度是由下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的舒适感觉，符合“温足凉顶”、“暖人先暖脚”的中医健身理论；
3、从卫生角度上来说，中央空调是传播病菌的一条途径，暖气片采暖产生的空气对流使大量灰尘吸附在暖气片上方，而地板采暖则不会产生这种现象；
4、从效能和稳定性上来说，地板采暖温度分布均匀，设计温度可以比一般对流采暖设计温度低2-3°C，热媒低温传递，热量损失小。

5、从室内环境来说，中央空调需要送风道，占用室内空间，暖器片同样占
用室内面积，而地暖不占室内面积。

四、地暖的分类
地暖是辐射式地板采暖的简称，按照热媒的不同主要可分为热水式、电热式和空热式三种方式，按照热源的不同主要可分为燃油式、燃气式、电热式以及其他方式(如垃圾余热式、太阳能蓄热式等)，其分类如下图所示：
目前，常见的地面辐射供暖以热源及发热形式的不同可分为三类：
第一种是以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动加热地板，通过地面以辐射和对流的方式向室内供热，即低温热水地面辐射供暖；
第二种是以低温发热电缆为热源，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式提高室内温度的供暖方式，即发热电缆地面辐射供暖。

系统主要由发热电缆、保温层、钢丝网、温控器、填充层等组成。

第三种是以低温发热电热膜为热源，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式提高室内温度的供暖方式，即低温辐射电热膜供暖。

系统主要由电热膜、保温层、连接卡、绝缘罩、温控器组成。

目前，流行的地热采暖以水暖的方式为主，采用耐高温高压的高分子材料管道制作。

热水在管内循环流动时，热量通过地板、瓷砖或地毯等介质均匀地向上散发，形成最舒适的室内环境。

五、不同种类地暖的区别
1、热水式采暖通常是将热水或其他热媒的管道设置在地板下,通过热水的流动而向房间供热的一种办法。

优点是易于调节,随负荷的变化适应性较强,各个房间可以单独调节,可以利用多种能源,例如电能、煤气、石油、地源热、太阳能等。

其运行费用相对便宜。

另外,它可以保持地板加热器温度均一并恒温、可以避免电热时的局部接触面温度闭锁温度过高而产生过热。

2、电热式（发热电缆或电热膜）地板采暖,通常是给敷设在地板下的加热体通过电流，用电能转化为热能的方式采暖。

其优点是能量利用率高，可把电能100%的转化成热能，占空间小,施工相对比较容易,寿命较长。

但是和热水式相比、其舒适性较差,启动时间较慢。

人体直接并长时间直接接触时,其局部表面温度有时达到50℃以上,有冷烫伤的危险。

运行费用比燃油、燃气等热水式高得多,不适用于大规模的采暖系统。

六、低温热水地暖
低温热水地面辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统。

它以温度不高于60℃的低温热水为热媒水，在加热管（埋设在地板内的塑料管，常采用PEX 、PP-R管和PE-RT管）内循环流动，加热地板，通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的供暖方式。

此供暖方式通过以整个地面作为散热面，均匀地向室内辐射热量，是一种对房间微气候进行调节的节能采暖系统。

在地热施工方法上有湿式铺设法和干式铺设法，常采用湿式铺设法。

1、湿式铺法
首先在地面找平后，铺设隔热层和反射层，以防止产生的热量向下流失，随后在上面铺装铁丝网，再铺上地热管道，后固定热水管线，再用混凝土填充并找平，然后加装地面材料。

2、干式铺法
首先在地面找平后，铺装隔热层和反射层后，安装地暖专用联接架，直接铺设热水管，用铅板或镀锌板作为散热板，将水管覆盖，然后加装地面材料。

图为工人在用干式铺
设法施工，此法施工较
为简便，施工人员少
3、两种铺法的比较
湿式铺法散热稳定，散热层上方可铺装地板、瓷砖、地毯等多种材料，可有效阻隔上下层之间的震动噪音，保证室内的安静。

干式铺法施工简便，材质轻薄，便于以后改造及维修，但使用这种铺设方法后，只能加装木地板，抑制了用户对房间的多元化需求。

七、地暖系统构成：
低温热水地面辐射供暖系统主要由以下几个部分组成：
1、地热结构层
①保温层：常采用15-20mm厚的聚苯乙烯泡沫板，辅设于楼板的找平层上面，防止热量向下传递。

②反射膜：通常采用铝箔纸辅设在保温层上，将热量射线向上反射。

③钢丝网：在反射膜上部辅设一层直径为2.0mm的钢丝网，固定上部加热管。

也可使用专用塑料卡钉代替。

④加热管：通常使用的有以下几种: a. 交联聚乙烯管（PEX）b. 耐热聚乙烯管（PE-RT）c.聚丁烯管（PB）。

⑤填充层：通常采用豆石混凝土（C15以上），作用是埋设、保护加热管，蓄热并使地面温度均匀。

2、热源（燃气热水炉、燃油热水炉、电热炉、太阳能设备、热泵机组等）
3、分集水器+主管系统
可分为两种：普通型和自动型.
①普通型是在加热管与集水器间装设阀门，通过手动调节来控制室内温度。

②自动型是在加热管与集水器间设置流量调节阀，可调节各分室的热量供应和流量平衡，在加热管与分水器间装设远传型自力式或电动式恒温控制阀，通过各房间温度控制器控制相应回路上的阀门开闭，使室内温度自动保持恒定。

达到合理的节能效果。

4、温度控制系统（属于选配材料，各个房间单独温控时采用）
温度控制方式有手动温控和自动智能温控两种
1）、手动温控
安装手动温控器，用户可随时根据需要来调节温度和进行开关控制。

可选择控制加热热水温度或控制室内空气温度，特点是简单灵活，易于操作，成本较低，适用于大区域的地热采暖。

2）、智能温控器
可以更精确地控制整个供暖系统，有着方便舒适、节能安全等优点。

每天自动定时提前或延后开关调节供热锅炉，无须人工操作，免去每天早晨起床和
下班回家后等待房间升温而受冻的尴尬，先进准确的室温控制，加上分时段设定室温按需运行，节约开支。

当室温过低时强制启动供热锅炉，用极少的燃气，进行居室防冻保护，让您放心远行。

安装智能温控器成本高于手动温控器。

5、供热主管及电线、保温等安装材料
八、低温热水地面辐射供暖的系统的设计
因为设计是良好施工的基础，设计合理与否直接关系和影响其使用效果、地面龟裂等一系列问题，也会影响到其他工作的顺利进行与质量水平。

地暖系统的设计应当经过严密认真的计算与细致的研究
设计依据
1、《地暖通风及空气调节设计规范》（2001年版、修订版）
2、《实用供热设计手册》
3、《民用建筑节能设计规范》
4、《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》（北京市2000年10月1日实施）
5、《低温热水地板辐射采暖工程技术规程》（河北省2001年1月1日实施）
6、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
7、与建设单位签订的合同、设计委托书
地暖系统设计主要参数
1、地板表面的平均温度
①人员经常停留的地面，宜采用24℃-26℃，温度上限值28℃。

②人员短期停留的地面，宜采用28℃-30℃，温度上限值32℃。

③无人员停留的地面，宜采用35℃-40℃，温度上限值42℃。

2、供回水温度；
①供水温度的上限值60℃、65℃、70℃、75℃等。

从安全和使用寿命考虑，
民用建筑的供水温度不应超过60℃。

②供回水温差宜小于或等于10℃。

③管内平均水温35℃—55℃
3、热负荷：
①全面辐射采暖的热负荷，应按有关规范进行。

对计算出的热负荷乘以
0.9-0.95修正系数或将室内计算温度取值降低2℃均可。

③局部采暖的热负荷，应再乘以附加系数。

4、有效散热面：
计算有效散热量时，必须重视室内设备、家具及地面覆盖物对有效散热面积的影响。

地面铺设材料每平方米散热量：
瓷砖类地面：60-240w/m2；木地板：45—170w/m2；塑料类地面：45—200w/m2；地毯类：35—140w/m2；
5、填充层：
①厚度不宜小于50mm。

②当面积超过30m2或长度超过6m时，填充层宜设置间距小于或等于6m，宽度大于或等于5mm的伸缩缝。

面积较大时，间距可适当增大，但不宜超过10m。

③加热管穿过伸缩缝时，宜设长度不大于100mm的柔性套管。

6、压力：
工作压力不宜大于0.8MPa。

如超过应采取措施。

7、流速（管径）：
加速管内水的流速不应小于0.25m/s，不超过0.5m/s。

同一集配装置的每个环路加热管长度应尽量接近，一般不超过100m，最长不能超过120m。

每个环路的阻力不宜超来30Kpa。

8、绝热层：地板结构层间应设绝热层，宜采用PS板，容量≥20kg/m3，厚度不宜小于25mm。

一般为 20mm-30mm。

9、地热管
地热管道敷设间距100mm-300mm
10、管长
一般不超过100m，最多120m。

设计步骤
1、方案设计：
①根据建筑施工图及相关数据，计算建筑物热负茶。

②与建筑其他相关专业（水、电、装饰等）协调地暖系统设计有关间距。

③确定集配装置（分水器）的位置。

2、施工设计：
①计算建筑物的有效散热负荷。

②计算建筑物的有效散热面积。

③地暖系统布置及水力计算。

④其他附属设备选择。

⑤与相关专业会签，并经审核绘制出正式施工图。

3、设计完成，应将设计各有关资料，打印装订成册。

设计应注意的几个问题
设计时还应注意以下几个问题：
1、采用分户独立式热源或集中采暖负荷的90%，或将房间温度降低2℃计算。

2、在住宅中应用，应考虑家具遮挡等因素对散热量的影响，乘以适当修正系数。

3、垂直相邻房间，除顶层外，各层均应按房间采暖热负荷扣除来自上层的热量，确定房间所需散热量。

4、不同地面材质散热量不同，为保证室温要求，设计时应尽量按散热量比石材低的木材板考虑，用户即使选用石材类做地面，也不会影响采暖效果。

5、为满足一户中各朝向房间室温的匀衡，耗热量计算中应考虑方向附加及附减，外墙多的房间，热损失多，加热管必然密些。

南向中间房间热损失少，管间距必然大些。

6、尽量考虑将生产冷水管布置在地板采暖结构层中，但应避免管子相互穿越。

7、合理划分环路区域，昼量做到分室控制，避免与其它管线交叉。

8、设计中应特别注意，同一分集水器上管长尽量保持一致，避免造成阻力
失衡和管材浪费。

9、对以独立式燃气炉为热源的系统，应控制管长≤90m，以减少阻力，并特别注意阻力平衡和管内流速问题。

10、为保证地面不裂，管间距不得小于100mm，局部过密处在管上皮10mm 处加钢丝网；为保障地温度均匀性，管间距不易大于350mm。

11、供回水温度宜小于60℃（最大不超过70℃），供回水温差应小于10℃，系统工作压力不宜超过0.8MPa。

12、无论采用何种热源，地板采暖与供回水系统的温度、水量和所用压差等参数都应匹配。

13、应特别注意在设计选择参数时，PEX管内流速不得小于0.25m/s，否则会产生气塞现象。

14、根据规范，在长度超过6-8m应设置膨胀缝材。

每30-40m2应设膨胀缝材，但膨胀缝并不是越多越好，应合理设置。

15、确保地板采暖层的厚度（不包括面层厚度），住宅厚度为≥70mm（复合保温厚度20mm，豆石混凝土厚度为50mm，管上皮豆石混凝土的厚度不少于30mm。

16、不同地面标高应分别设置分集水器
17、热负荷计算的问题详细说明
地板辐射供暖系统是以地板内盘管经地面向室内散热，由于受到地板装饰层厚度、材料以及地面上布置的一些家具的影响，提高了传热热阻，大大降低了盘管的散热量，有文献表明，当地板装饰层导热系数为1W/m·℃时，地板表面平均温度为25.98℃，而当导热系数为0.1W/m·℃时，地板表面平均温度为23.87℃，也就是说，导热系数相差10倍，地板表面平均温度相差超过2℃。

地板表面温度的均匀性也受到影响，导热系数为1W/m·℃时，地面最大温差为
2.79℃，导热系数为0.2和0.3W/m·℃时，地面最大温差达到4.1℃。

文献同时还指出地板装饰层的厚度越小，地板表面的平均温度就越高，但均匀性很差；厚度越大，地板表面的平均温度将会降低，同时均匀性得到了加强。

地面散热量则随着厚度的增加而有所下降，但下降的数额较少。

因此，在确定热负荷时要适当考虑这些因素的影响。

另一方面，有文献表明，由于地板辐射供暖是在辐射强度和温度的双重作用下对房间进行供暖，形成较合理的室内温度场分布和热辐射作用，可有2～3℃的等效热舒适度效应，因此供暖热负荷计算宜将室内计算温度降低2℃，或取常规对流式供暖方式计算供暖热负荷的90％～95％，也就是说，可以适当降低建筑物热负荷。

另外，对于采用集中供暖分户热计量或采用分户独立热源的住宅，应考虑间歇供暖、户间建筑热工条件和户间传热等因素，房间的热负荷计算应增加一定的附加量。

因此，在设计计算热负荷时应对以上问题综合加以考虑，确定符合工程实际的建筑热负荷。

九、低温热水地面辐射系统的施工验收
1、地板辐射采暖管材的选材
地板辐射采暖常用的管材有钢管、铜管和塑料管。

由于塑料管具有无接头、容易弯曲、易于施工等优点，因此工程中经常选用塑料管。

常用的塑料管有交联聚乙烯PEX管、PP-R管、PE-RT管、改性聚丙烯PP-C管、聚丁烯PB 管和交联聚乙烯铝塑复合管XPAP，规格一般采用16或20管。

具有抗老化、耐腐蚀、不结垢、承压高、无环境污染、不易渗漏、水阻力及膨胀系数小等特点，在50℃环境下使用可达50年。

不论用什么管材，管件和管材的内外壁应平整、光滑，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显痕纹、凹陷；管件和管材颜色应一致，无色泽不均匀；装卸运输和搬运时应小心轻放，不能受到剧烈碰撞和尖锐物体冲击，不能抛、摔、滚、。