發熱電纜低溫地板輻射采暖系統有關設計問題

1、發熱電纜低溫地板輻射采暖系統敷設方式

發熱電纜一般采用直列式敷設方式、等間距布置，在熱損失明顯不均勻的房間，宜采用疏密結合的布線方式，在房間熱損失較大處如外窗下或外墻側，發熱電纜敷設間距小；而在內餐廳、走道及其他近內墻處因房間熱損失較小而間距大。

布線間距d與散熱是否均勻、是否符合人體溫度要求和電纜覆蓋率有直接的關系。

d由以下因素確定：①安裝因素。根據發熱電纜的物理特性，其敷設的最小彎曲半徑為5倍的電纜直徑，而按照廠家提供的樣本，電纜直徑通常為6-8㎜，則發熱電纜最小間距為60-80㎜；②散熱效果。據研究表明[2]，導線表面的平均溫度與最高溫度隨導線間距的增大而呈上升趨勢，導線電流通斷時間比亦隨導線間距的增大而增大；而經過計算認為[1]，間距d增大時，熱流密度降低。說明d取值過大，則地面溫度分布不均，而且易造成導線表面溫度過高。設計時d不宜大于300㎜，下文分析時d取值區間為[80，300]。

2、發熱電纜低溫地板輻射采暖系統設計

工程設計時，發熱電纜低溫地板輻射采暖系統與低溫熱水地板輻射采暖系統有相似之處，即首先必須明確房間的采暖熱負荷和有效散熱面積，而有效散熱面積應給予重視，它等于房間建筑面積減去固定設備和無腿家具等的覆蓋面積，這里存在一個遮擋系數的問題。不同的是，發熱電纜本身為熱源每根電纜為一個獨立的系統，規格各異。一般地，一個房間設一根電纜（地面溫度允許時，負荷大的可設多根），電纜的一端或兩端與溫控器相連，溫控器內有空氣溫度和地板中電纜表面溫度測溫裝置。具體的設計過程分兩類，計算如下。

3、對于阻抗型電纜

（1）確定房間安裝功率（W）：考慮電的熱效率及行為節能的空間，一般安裝功率為房間熱負荷的1.1-1.5倍，即p=（1.1-1.5）Q，其中Q為房間熱負荷。

（2）：估算電纜長度L(m)：假定安裝平均距離d，則L=F1/d，其中F1為有效散熱面積（㎡）。

（3），計算電纜的單位熱阻r(Ω)并依據該值選定合適的電纜型號：r=U2/（P.L），其中U為電壓(V)，P為功率（W）。

4、對于線型荷載恒定的電纜

（1）確定房間安裝功率：同第3條中的（1）。

（2）確定電纜長度L（m）：L=P/qo，其中qo為所選電纜的線型荷載。

（3）確定安裝平均距離：d=F1/L

以上步驟完成后，要進行校核工作，內容有：是否滿足散熱負荷；根據地表熱流密度計算的地板表面溫度是否滿足人體要求[3]；線型荷載是否超標。

發熱電纜用于建筑采暖時，其線型荷載有如下限制：當采用木質地板時，線型荷載不大于10W/m；直接作用于混凝土地板時，線型荷載為20-30W/m。

5、利用典型居室計算覆蓋面積率

取上述北方城市室外氣象參數為計算條件，以典型居室為模型，計算出不同地區同樣居室的采暖負荷，根據采暖負荷，按照第4條中的步驟進行計算，確定發熱電纜的布線間距和實際的有效散熱面積，然后取得有效散熱面積與建筑面積的比值。其中圍護結構傳熱系數采用當地有關節能標準規定的上限值，發熱電纜規格為10W/m、17W/m，分別選取木地板和石材兩種地面，且布線間距為80-300㎜。計算的房間為次臥、主臥、起居室。計算結果見下表。可知，北方地區采用發熱電纜低溫地板輻射采暖系統時，發熱電纜敷設面積與建筑面積的比率為20%-100%，隨著耗熱量指標增加下限提高。需要說明的是，當個別房間單位面積的熱負荷太大，造成地板表面平均溫度過高、不能滿足人體舒適度要求時，應增加其他供暖設備，但隨著國家節能工作的進一步深入，節能標準值越來越小，這種情形將不會出現。

北方城市

耗熱量

（W·m-2）

               線型荷載為q0=10W/m布線間距下得覆蓋面積比率           80 100 120  150 200 250 300 鄭州 20.0 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 濟南 20.2 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 青島 20.2 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 煙臺 20.2 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 石家莊 20.3 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 天津 20.5 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 北京 20.6 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 大連 20.6 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 太原 20.8 0.4～0.9 0.5～1.0 0.6～1.0 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 沈陽 21.2 0.5～0.9 0.6～1.0 0.7～1.0 0.9～1.0 1.0 1.0 1.0 呼和浩特 21.3 0.5～0.9 0.6～1.0 0.7～1.0 0.9～1.0 1.0 1.0 1.0 長春 21.7 0.5～0.9 0.7～1.0 0.8～1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 哈爾濱 21.9 0.6～0.9 0.7～1.0 0.9～1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 齊齊哈爾 21.9 0.6～0.9 0.7～1.0 0.9～1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

　

北方城市

耗熱量

（W·m-2）

             線型荷載為q0=17W/m布線間距d下得 敷設面積比率           80 100 120 150 200  250 300 鄭州 20.0 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 濟南 20.2 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 青島 20.2 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 煙臺 20.2 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 石家莊 20.3 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 天津 20.5 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 北京 20.6 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 大連 20.6 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 太原 20.8 0.2～0.5 0.3～0.7 0.3～0.8 0.4～1.0 0.6～1.0 0.7～0.9 0.9～1.0 沈陽 21.2 0.3～0.5 0.4～0.6 0.4～0.7 0.5～1.0 0.6～1.0 0.8～1.0 0.8～1.0 呼和浩特 21.3 0.3～0.5 0.4～0.6 0.4～0.7 0.5～1.0 0.6～1.0 0.8～1.0 0.8～1.0 長春 21.7 0.3～0.5 0.4～0.6 0.4～0.7 0.5～1.0 0.6～1.0 0.8～1.0 0.8～1.0 哈爾濱 21.9 0.3～0.5 0.4～0.6 0.5～0.7 0.6～1.0 1.0 1.0 1.0 齊齊哈爾 21.9 0.3～0.5 0.4～0.6 0.5～0.7 0.6～1.0 1.0 1.0 1.0

　

 

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