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第七节
辐射供暖系统热负荷计算

一、辐射供暖

1.辐射供暖的概念

辐射供暖是提升围护结构内表面中的一个或多个表面的温度,形成热辐射面,通过辐射面以辐射和对流的传热方式向室内供暖的方式。

辐射供暖的散热设备称为供暖辐射板,供暖辐射板是常以建筑物内部的顶面、地面、墙面或其他表面进行供暖的系统。

2.辐射供暖系统分类

(1)按照其供暖范围不同,可分为局部和集中全面辐射供暖两种方式。局部供暖的面积与房间总面积的面积比大于75%时,按全面供暖耗热量计算。

(2)辐射供暖根据其辐射板面温度、辐射板构造、辐射板位置、热媒种类、与建筑物的结合关系等情况,可分成多种形式:

1)按其热媒种类不同,可分为:①低温热水式,热媒为水,其温度小于100℃的辐射供暖系统;②高温热水式,热媒水温度不小于100℃的辐射供暖系统;③蒸汽式,以高压或低压蒸汽为热媒的辐射供暖系统;④热风式,以加热后的空气为热媒的辐射供暖系统;⑤电热式,以电热元件加热特定表面或直接发热,如电热膜或低温发热电缆,产生红外线的辐射供暖系统;⑥燃气式,通过燃烧可燃气体、液体或液化石油气,在特制的辐射器中发射红外线的辐射供暖系统。

2)按辐射板与建筑物的结合关系,可分为整体式、贴附式和悬挂式。

整体式辐射供暖系统又可分为:①埋管式,将通冷、热媒的金属管或塑料管埋在建筑结构内,与其合为一体,根据输送热媒的管道埋设位置不同,可分为顶面式、地面式两类,图2-8(a)为顶面式、图2-8(b)为地面式;②风道式,如图2-9所示,利用建筑结构内的连贯空腔使热空气流动其间,构成辐射表面。

图2-8 与建筑结构结合的埋管式辐射板

图2-9 风道式辐射板

1—防水层;2—水泥找平层;
3—保温层;4—供暖辐射板;
5—钢筋混凝土板

贴附式辐射板,如图2-10所示,将辐射板贴附于建筑结构表面(窗下、其他建筑结构表面),如图2-11所示。

图2-10 贴附式辐射板(单位:mm)

1—隔热层;2—加热管

图2-11 悬挂式辐射板

1—供热(冷)管;2—挡板;3—平面辐射板;
4—隔热层;5—波纹状辐射板

悬挂式(组合式)辐射板又可分为:①单体式,如图2-12所示,由加热管1、挡板2、辐射板3(或5)和隔热层4制成的金属辐射板,如图2-12所示;单体式辐射板还可串联成带状辐射板吊在顶棚下,挂在墙上或柱上;②吊棚式辐射板,如图2-13所示,将通热媒(或冷媒)的管道4、隔热层3和装饰孔板5构成的辐射面板用吊钩挂在房间钢筋混凝土顶板2之下。这种辐射板也常用于辐射供冷。

图2-12 单体式辐射板安装

图2-13 吊棚式辐射板

1—吊钩;2—顶棚;3—隔热层;4—管道;5—装饰孔板

3)按其辐射板面温度不同,可分为低温式、中温式和高温式。

低温式:辐射板面温度不大于60℃,该系统广泛应用于住宅、办公楼等,热媒为热水,散热设备多为塑料盘管,也可采用电热膜、发热电缆等。

中温式:辐射板面温度为80~200℃,该系统主要应用于厂房(尤其是高达工业厂房)或车间(精密装配),热媒为高压蒸汽(≥200kPa)、高温热水(≥110℃)。

高温式:辐射板面温度不小于200(300~500)℃,该系统主要应用于厂外或野外作业。

4)按其辐射板面位置不同,分为墙面(壁)式、地面(板)式、顶面(棚)式、楼板式。它们可以与建筑结构结合为一体,或是一个单体,依附建筑结构设置,如图2-14和图2-15所示。

图2-14 双面散热的窗下辐射板(单位:mm)

1—隔热层;2—对流通道;3—辐射板

图2-15 房间内不同位置的供暖辐射板

1—窗下式;2—墙板式;3—地面式;4—踢脚板式;5—顶棚式

墙面(壁)式:以墙壁作为辐射表面,其辐射热占65%左右,墙面(壁)式辐射板根据其安装位置不同分为窗下式、墙板(面)式和踢脚板式。

地面式:以地面作为辐射表面,其辐射热占55%左右。

顶面式:以顶棚作为辐射表面,其辐射热占70%左右。

楼板式:以楼板作为辐射表面,其辐射热占55%左右。

一般在实际工程中,一个房间只选择其中一种形式,以免系统过于复杂。

(3)辐射供暖的应用。中温辐射供暖的散热设备为钢制辐射板,以高温水或蒸汽为热媒。主要用于工业建筑尤其是高大的工业厂房中效果更好;也可用于商场、体育馆、展览厅、车站等对美观与装饰要求不太高的大空间公共建筑。低温辐射供暖在民用建筑中越来越广泛的推广应用。而高温辐射供暖,应用于厂房与野外作业。

二、低温地板辐射供暖系统的特点

低温地板辐射供暖系统有热舒适度高、节约能源、不占据室内地面有效空间、卫生条件好、房间热稳定性好、便于实现分户热计量、有利于隔声、可兼做夏季降温的供冷表面的优点。

辐射供暖除了以上所说的优点之外,也有造价偏高、不可维修、构造层的厚度偏大及楼板荷载偏高等缺点。

三、低温辐射供暖热负荷计算

《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142—2012)规定:辐射供暖供冷房间热负荷应按现行国家标准《民用建筑供暖通风及空气调节设计规范》(GB 50736)的有关规定进行计算。

1.全面辐射供暖系统

(1)与本章对流供暖系统供暖设计热负荷计算方法相同。

(2)室内设计温度确定。全面辐射供暖系统的热负荷计算时,室内设计温度辐射供暖室内设计温度宜降低2℃。

(3)高度附加率确定。当采用地面辐射供暖的房间(不含楼梯间)高度大于4m时,应在基本耗热量和朝向、风力、外门附加耗热量之和的基础上,计算高度附加率。每高出1m,应附加1%,但最大附加率不应大于8%。

(4)其他规定。进深大于6m的房间,宜以距外墙6m为界分区,计算热负荷,并进行管线布置。这是为了适应外区较大热负荷的需求,确保室温均匀,对进深较大房间作此规定。对敷设加热部件的建筑地面和墙面,不应计算其传热损失。

2.局部辐射供暖系统

局部辐射供暖系统的热负荷应按全面辐射供暖的热负荷乘以表2-11的计算系数。

表2-11 局部辐射供热负荷计算系数

注:该计算系数与局部采暖建筑面积与所在房间的面积之比有关。

3.低温热水地板辐射供暖系统设计参数

热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定,供水温度不应大于60℃,供回水温差不宜大于10℃且不宜小于5℃。民用建筑供水温度宜采用35~45℃。

为了保证舒适度,辐射供暖表面平均温度宜符合表2-12的规定。

表2-12 辐射体表面平均温度 LbaA5Iq4Zrm/O+AwYZmXri3zBiVgoRXGSoLBg7wezkkCKG0Ai5LzdTL5cw5BRmnf

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