地板辐射采暖系统技术人员培训.ppt

2020 3 26 1 地板辐射采暖系统培训文件 技术人员 2020 3 26 2 第一章 地板辐射采暖系统 P3 12第二章 地板辐射采暖系统设计计算 P13 33第三章 地板辐射采暖安装程序 P34 43第四章 BERETTA壁挂炉简介 P44 45第五章 地板辐射采暖系统与壁挂炉的连接 P46 51第六章 有关壁挂炉冷凝的相关说明 P52 60 目录 2020 3 26 3 第一章地板辐射采暖系统地板辐射采暖系统作为采暖方式的一种 在欧洲发达国家已经成功使用了很长时间 在我国 八十年代初期这种采暖方式引进并开始使用 目前已经积累了一定的经验 并日趋成熟 现越来越多地应用在我国的供热系统中 1 1地板辐射采暖系统概念地板辐射供暖系统是通过埋设于地板下的加热管 把地板加热到表面温度18 32 均匀地向室内辐射热量 达到采暖的效果 地板采暖辐射换热量热量约占总换热量的50 与传统的对流散热相比 由于卫生条件好 室内温度梯度小 实感温度高且舒适性好的特点 理论和实验分析均可证明 在达到同样舒适度的前提下 使用地板辐射供暖的房间比对流型供暖房间低2 3 相应的地板采暖热负荷为传统对流散热系统热负荷的0 9 0 95 地板辐射采暖系统 2020 3 26 4 1 2地板辐射采暖系统特点 地板采暖在地板上平均分配加热管 在高度方向上温度场比较均匀 热量基本以辐射方传递 给人以温暖舒适的感觉 采暖为低温地板热水采暖 运行温度较低 可采用壁挂炉 地热水 集中供热高温采暖回水 工业余热等做为热源 地板采暖为低温辐射采暖 可减少灰尘和污浊空气的对流 给人以清新 温暖 健康的环境 加热管全部铺设在地板下 节省散热器的空间 方便住宅 居室的装修和家具的摆放 使空间更宽敞 采用壁挂炉作为热源 可实现分散供热 分户计量 解决集中供热收费难的问题 并可按需调节热量 最大限度的节约能源 地板采暖运行温度低又埋于地下 所以热惰性大 升温慢 单体调节热量后 达到的稳定时间长 因此设置温控装置时应慎重 2020 3 26 5 1 3地板辐射采暖结构层地板辐射采暖系统和建筑地面结为一体 它的散热面积是被埋置于地面构造层内的盘管所加热的地面 其结构如图1 1所示 由基础层 保温层 加热盘管 豆石混凝土层 水泥沙浆找平层及地面层组成 为了防止保温层受潮 试具体情况可在保温层的上下加防潮湿的镀铝薄膜 为了减少从地面 外墙及楼板等部位的传热损失 地板辐射采暖系统在外墙 地面及楼板处应设置保温层 其厚度根据材质的不同而定 一般不小于30mm 2020 3 26 6 图1 1 2020 3 26 7 1 4加热管的布置方式目前 地板辐射采暖系统比较常用的加热盘管布置形式有三种 直列型 旋转型 往复型 如下图所示 直列型布置方式最为简单 但这种系统的板面温度随着管道温度逐步降低 首尾温差较大 板面温度场不均匀 旋转型和往复型虽然铺设复杂 但是地面场温度均匀 尤其是旋转型 经过其板面中心点的任一剖面 埋管均可保证高温管 低温管间隔布置 均化效果 较好 往复型 旋转型 直列型 2020 3 26 8 在实际工程中应根据房间的具体情况适当选择系统形式 亦可混合使用 除了常规的均匀布置盘管方式外 考虑到靠近外窗外墙处热损失较大 加热盘管还可采用不均匀布置的方式 即在靠近外墙处将间距布置的小一些 以提高表面温度 增加散热量 管路布置时 每组集配装置的分支环路不易多于8个 总供回水管和每一供回水分支管路应设置调节阀门 集配装置的直径应大于总供回水的直径 集配装置应高于地板加热管 并设放气阀 系统分水器前应装设过滤器 为了使每个分支环路的阻力损失易于平衡 一般控制其总阻力损失1 2mH2O 每支环路长度控制在60 80m 最长不超过120m 因此 对于较小的房间 为了便于水利平衡 可以几个房间合并设置一个环路 而对于较大的房间 可以一个房间布置几个环路 2020 3 26 9 1 5管材的选择1 5 1供暖用塑料管材的种类 交联铝塑复合管 XPAP 内外层为交联聚乙烯 中间层为增强铝管 透氧率极小 在采暖系统中应用较多 但热应力较大 可能会使地面出现局部裂纹 交联聚乙烯管 PE X 聚乙烯和乙烯共聚物添加适当助剂通过物理或化学的方法交联成网状结构的大分子 埋于混凝土中热应力小 但具有透氧性 会使钢制散热器产生腐蚀 聚丙烯管 PP PP B C柔韧性不如PP R 但耐低温冲击力却比PP R强 适合在北方使用 当热媒温度不超过60 系统压力小于0 6MPa 可采用PP B C 适用于低温热水地板辐射采暖 聚丁烯管 PB 由聚丁烯 1树脂添加适量助剂 经挤成型的热塑型管材 2020 3 26 10 1 5 2供暖用塑料管材特性塑料类管材在选用时 必须注意其蠕变特性 因为塑料类管材与钢管等金属管材的力学特性不同 主要体现在应力变化规律不同 钢管的使用寿命主要取决于腐蚀速度 使用温度对许用应力影响不大 而塑料类管材的使用温度对其寿命影响很大 冷态下的承压能力不能用于判断在长期使用条件下的耐久性 其使用寿命取决于不同使用温度对管材的累计破坏作用 用于采暖系统的塑料管材 在其全部使用期内 采暖系统的供回水温度存在着时间分配规律 不可能始终处于同一温度下 在非采暖时间内 管材的温度近似为室温 因此采用塑料管材时 需按不同温度分布确定使用条件分级 低温热水地板辐射采暖系统的使用条件分级应按不低于4级的要求选用 而对散热器供暖的系统 因其水温较高 按不低于5级的要求选用塑料管材 2020 3 26 11 1 6水温要求及系统形式 水温要求 在欧洲 地板采暖供水温度通常为40 回水温度为30 供回水温差小于或等于10 在我国 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 明确规定 供水温度应技术确定 但不易超过60 供回水温差不易大于10 系统形式 为了减少系统流动阻力和保证供回水温差不过大 加热管多用并联布置 并设有集分水器 供水进入分水器后分出若干并联的盘管 在经回水集中到集水器 水温要求及系统形式 2020 3 26 12 人员长期停留区域 敷设加热管道地板的表面平均温度不超过28 这样可以避免由于地面温度过高导致的居住者腿部血液循环问题 地板表面平均温度 1 7地板表面平均温度表 2020 3 26 13 第二章地板辐射采暖设计计算2 1参数选择及设计要求 热媒温度40 50 供回水温差8 15 工作压力低于0 3MPa 地板采暖结构层厚度60 80mm 加热管铺设管距100 300mm 地板表面温度 通道走廊温度 29 边缘区温度 35 居室及办公室温度 27 浴室温度 32 每40 50平方米采暖面积设地面收缩缝 在供水干管上应设计过滤网 以防止异物进入地板加热系统 地板辐射采暖设计计算 2020 3 26 14 2 2地板采暖水力计算由水力计算基本原理可知 热水供暖系统中计算管段的阻力损失可由下式表示 与传统的供暖方式不同 地板采暖系统采用塑料管材作为加热管埋地敷设 系统阻力应计算确定 加热管内的水流速不应小于0 25m s 环路阻力不易超过3mH2O 水力计算时 可查阅所选塑料管的阻力曲线图 由厂家提供 或查阅铝塑复合管的沿程比摩阻表 天津大学实验测得 以下附表供设计参考 2020 3 26 15 铝塑复合管沿程比摩阻表 注 本表数值为天津大通铝塑复合管实验实测数值 测量水温60 铝塑复合管沿程比摩阻表 2020 3 26 16 另外 不同水温下水的物性变化对阻力影响程度的水温修正系数可查阅下表 附表 不同水温下计算阻力的水温修正系数 由流量查表得到确定管径 比摩阻后 由 Py RL确定管段的沿程阻力损失 再由 Pj 2 2确定管段的局部阻力损失 热媒通过三通 阀门 弯头等附件的局部阻力系数可查阅有关设计手册 当局部阻力系数难以明确时 为方便计算 也可按照沿程阻力乘以1 3的倍数来估算系统的总阻力损失 2020 3 26 17 2 3地板采暖设计排管图 2020 3 26 18 2 4电动两通阀在地板采暖系统中的使用 2020 3 26 19 2 4工程项目举例 地板采暖系统例1 一户式公寓 标准层 建筑面积150m2 冬季室外温度 9 采用地板辐射低温水采暖 试确定锅炉功率 进行管路的水力计算 并同时校核循环水泵扬程 步骤如下 1 按常规对流采暖方式计算房间热负荷 取热负荷的90 95 作为地板辐射采暖热负荷 参考 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 也可采用热指标进行如下估算 选取锅炉型号SuperExclusive24mix 工程项目举例 2020 3 26 20 2 确定房间的有效散热量Q1Q1 Q Q2WQ1 地板向房间的有效散热量WQ 辐射地板的散热量WQ2 向下层传热的热损失量W垂直相邻各层房间均采用地板采暖时 向下层的传热量可视为与来自上层的得热量相互抵消 3 确定地板的有效散热面积F1考虑家具和其它地面覆盖物的遮挡因素 按房间的总面积乘以适当的修正系数 确定地板有效散热面积F1 4 确定单位地板面积所需有效散热量q1q1 Q1 F1 W m2 Q1 房间所需的有效散热量W 2020 3 26 21 5 计算加热管道的地板平均温度tEPtEP tn 9 q1 100 0 909tn 室内温度 Cq1 单位地板面积的散热量w m26 辐射加热管地板的表面平均温度应符合相关要求 见 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 第4 2 8条规定 当房间热负荷较大时 地板表面温度计算值超出规定值时 应设置其它供暖设备 以满足房间所需散热量 7 当加热管为PE X管 公称外径20mm 填充层厚度60mm 填充层下部设有绝热层 供回水温差为10 C时 参考 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 附录E 由计算所得的单位面积地板有效散热量在室温下查表确定加热管间距 热媒平均水温 2020 3 26 22 8 布置管路如图2 1所示 并设置组合式集分水器以平衡阻力 9 选择最不利环路 设最不利环路中末端用户 加热管长度为80m 热负荷为2400W 阳面房间热指标取70W m2 10 计算最不利环路末端用户 的流量 11 查铝塑复合管沿程比摩阻表 保证加热管水流速不小于0 25m s 得加热管管径为16 20 流速为0 28m s 比摩阻为100Pa m 12 计算环路沿程比摩阻 13 估算最不利环路总阻力损失 2020 3 26 23 图2 1 2020 3 26 24 14 同理 计算其它环路的总阻力损失 保证不平衡率小于15 多余的压头通过环路上安装的阀门节流消耗掉 15 计算总管道流量 16 查表取钢管管径DN25 比摩阻160Pa m 计算主管道阻力损失 17 计算系统总阻力损失 18 校核水泵扬程 满足要求 2020 3 26 25 19 校核壁挂炉的膨胀水箱 设系统供使用加热管1620长度为为600m 钢管DN25长度为20m 则系统水容量计算如下 循环水系统温升波动值为50 从10 到60 由下列公式计算系统膨胀水量 取安全系数为2 则膨胀水箱容积为8升 满足要求 2020 3 26 26 例2 一单体两层别墅 建筑面积为250m2 冬季室外温度为 9 采用地板辐射低温水采暖 试确定锅炉功率 进行管路的水力计算 并同时校核循环水泵扬程 步骤如下 1 按常规对流采暖方式计算房间热负荷 取热负荷的90 95 作为地板辐射采暖热负荷 参考 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 也可采用热指标进行如下估算 选取锅炉型号SuperExclusive28CSI 2020 3 26 27 2 确定房间的有效散热量Q1Q1 Q Q2W式中 Q1 地板向房间的有效散热量WQ 辐射地板的散热量WQ2 向下层传热的热损失量W垂直相邻各层房间均采用地板采暖时 向下层的传热量可视为与来自上层的得热量相互抵消 3 确定地板的有效散热面积F1考虑家具和其它地面覆盖物的遮挡因素 按房间的总面积乘以适当的修正系数 确定地板有效散热面积F1 4 确定单位地板面积所需有效散热量q1q1 Q1 F1 W m2 式中 Q1 房间所需的有效散热量W 2020 3 26 28 5 计算加热管道的地板平均温度tEPtEP tn 9 q1 100 0 909tn 室内温度 Cq1 单位地板面积的散热量w m26 辐射加热管道地板的表面平均温度应符合相关要求 见 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 第4 2 8条规定 当房间热负荷较大时 地板表面温度计算值超出规定值时 应设置其它供暖设备 以满足房间所需散热量 7 当加热管为PE X管 公称外径20mm 填充层厚度60mm 填充层下部设有绝热层 供回水温差为10 C时 参考 低温热水地板辐射供暖应用技术规程 附录E 由计算所得的单位面积地板有效散热量在室温下查表确定加热管间距 热媒平均水温 2020 3 26 29 图2 2 2020 3 26 30 8 布置管路如图2 2所示 别墅上下层分别设置集分水器以平衡阻力 9 选择最不利环路 设环路末端用户 加热管长度为80m 热负荷为2400W 阳面房间热指标取85W m2 10 计算最不利环路末端用户 流量 11 查铝塑复合管沿程比摩阻表 保证加热管水流速不小于0 25m s 得加热管管径为16 20 流速为0 28m s 比摩阻为100Pa m 12 计算最不利环路末端用户 沿程比摩阻 13 估算最不利环路末端用户 总阻力损失 2020 3 26 31 14 计算其它环路总阻力损失 保证与最不利环路不平衡率小于15 多余的压头通过环路上安装的阀门节流消耗掉 15 计算壁挂炉与地板采暖直接连接时主管流量 16 校核循环水泵特性曲线 可知锅炉直接连接地板采暖系统 无法满足对系统对流量和阻力损失的要求 考虑在系统中增设板式换热器 采用地板采暖系统与热源系统隔绝式连接的方式 17 一次水供回水温度为80 60 C 流量为1021Kg h 二次水供回水温度60 50 C 流量为2042Kg h 选择板式换热器 可得一次水阻力为20000Pa 二次水阻力为30000Pa 18 计算壁挂炉与地板采暖隔绝连接时一次水系统热媒流量 2020 3 26 32 24 根据系统流量和总阻力损失选择二次水系统循环水泵 并考虑1 1的富裕量 水泵流量2042Kg h 扬程5 3mH2O 20 确定一次水系统总阻力损失 19 查表确定一次水系统管路钢管管径DN25及比摩阻178Pa m 计算主管路总压力损失 21 校核壁挂炉循环水泵扬程 满足要求 22 查表分别确定二次水系统 管段管径及比摩阻 并计算各管段压力损失之和 假设阻力损失之和为5000Pa 23 确定二次水系统总阻力损失 2020 3 26 33 25 计算二次水系统膨胀水箱容积 设系统共使用加热管1620长度为900m 钢管DN32长度为10m 则二次水系统水容量算如下 二次水系统温升波动值为50 从10 到60 由下列公式计算系统的膨胀水量 考虑2倍的安全系数 取膨胀水箱容积为12升 2020 3 26 34 第三章地板辐射采暖施工安装程序根据施工现场的不同情况 可在以下施工安装工序中选择一种 工序 一 铺防水膜 铺保温板 固定钢丝网 排管 打压 捣豆石混凝土 装分集水器 打压 调试工序 二 铺防水膜 铺保温板 固定钢丝网 装分集水器 排管 打压 捣豆石混凝土 打压 调试 地板辐射采暖安装程序 2020 3 26 35 铺聚苯板 2020 3 26 36 固定钢丝网 2020 3 26 37 排管 2020 3 26 38 打压 2020 3 26 39 豆石混凝土标高设置 2020 3 26 40 浇捣混凝土 2020 3 26 41 混凝土找平 2020 3 26 42 施工完毕 2020 3 26 43 装修后的集分水器 2020 3 26 44 第四章BERETTA壁挂炉简介 BERETTA壁挂炉具有两种基本功能 为提供采暖热源和提供生活卫生热水 贝雷塔燃气壁挂炉提供了UP15 50和UP15 60两种型号的水泵供选配 UP15 50水泵在流量800L h时可提供3 8mH2O左右的扬程 UP15 60水泵在流量800L h时可提供4 5mH2O左右的扬程 若更换更大型号的循环水泵影响旁通阀的正常使用 BERETTA壁挂炉 2020 3 26 45 UP15 50 60循环泵 2020 3 26 46 地板采暖系统与壁挂炉的连接 第五章地板采暖系统与壁挂炉的连接地板采暖系统是小温差 大流量系统 为低温辐射采暖 热媒温度不易超过60 供回水温差不易大于10 壁挂炉采暖出水温度可根据用户设定自行调节 但壁挂炉自带循环泵通常为UP15 50和UP15 60 因而采暖系统在一定程度上要受到循环泵流量和扬程的制约 如何解决地板采暖系统小温差和大流量的问题 通常情况下 可根据采暖系统规模大小采用以下几种连接方式 对于较小户型系统 可考虑采用壁挂炉和地板系统直接连接的方式 此时壁挂炉低温运行 t 10 采暖出水温不超过60 否则会影响地板加热管的使用寿命 回水温度不低于40 否则会造成烟气冷凝 在燃烧室内产生冷凝水 腐蚀换热器 2020 3 26 47 对于较大些的系统 壁挂炉自带循环泵不能满足系统大流量的要求 可适当提高壁挂炉采暖出水温度 需计算求得 利用旁通支管通过回水对出水进行补偿的方式 满足地板采暖系统低温运行 保证系统小温差 大流量的要求 对于大户型系统 应采用壁挂炉和地板系统的间接连接方式 能彻底解决系统小流量和大温差的问题 也不会产生因系统回水温度低而造成的壁挂炉腐蚀现象 这是一种安全可靠的连接方式 通常采用在系统中增设板式换热器将一次水和二次水隔绝开来 另外还需在二次水系统中增加二次水循环泵和膨胀水箱等 造价相对较高 此外 采用水力分离器也可实现壁挂炉和地板系统的间接连接 实现分离一次水系统和二次水系统 解决地板采暖系统大流量 多回路的问题 这种连接方式在欧洲比较常见 地板采暖系统与壁挂炉的连接 2020 3 26 48 Appliances 小系统 所有设备低温运行 地板采暖 使用于冷凝式锅炉系统 系统简单 造价低 相关设备 100m max 必需的热负荷 7000kcal h 热指标 80W m 布管间距 25cm 平均水温 42 C 管材 6环路 每个环路60m 供回水温差 7 C 系统流量1000l h 170l h 环路 分水器压头损失 0 6mCA 管压头损失 15mmCA m 0 9mCA 总压头损失1 5mCA 起居室 流量调节阀 浴室 恒温调节器 地板采暖系统与锅炉直连 2020 3 26 49 Appliances 适中规模的地板采暖系统 使用传统式或冷凝式锅炉 地板采暖系统与锅炉通过三通阀连接 2020 3 26 50 例 DeltaT 温差 8 C Gi 系统流量 2000L h Gc 壁挂炉水流量 1050L h Tr T 回水温度 28 C 整个系统低温运行 地板采暖锅炉水流量1050L h按照下列公式设置锅炉采暖出水温度 T1set deltaT Gi Gc TrT1set 10 2000 1050 28 47 C Appliances 建筑面积适中的采暖系统 使用传统式或冷凝式锅炉 从水力上将采暖系统和壁挂炉隔绝开来这是非常必要的 地板采暖系统与锅炉隔离连接 2020 3 26 51 注意 2020 3 26 52 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 0 4000l h 0 4000l h 1200l h恒定流量 系统侧 流动分析图 水力分离器 2020 3 26 53 系统流量 壁挂炉流量 4000l h 4000l h 2800l h 水力分离器 流量分析图 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 54 1200l h 1200l h 0l h 系统流量 壁挂炉流量 水力分离器 流量分析图 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 55 600l h 600l h 600l h 系统流量 壁挂炉流量 水力分离器 流量分析图 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 56 0 4000l h 0 4000l h 温度分析图 地板采暖 T 80 C 水力分离器 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 57 系统流量 壁挂炉流量 4000l h 4000l h 2800l h T 80 C T系统 10 C T 70 C T 60 C T 60 C 温度分析 水力分离器 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 58 1200l h 1200l h 0l h T 80 C T系统 10 C T 80 C T 70 C T 70 C 系统流量 壁挂炉流量 温度分析 水力分离器 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 59 600l h 600l h 600l h T 80 C T系统 10 C T 80 C T 70 C T 75 C 系统流量 壁挂炉流量 温度分析 水力分离器 壁挂炉侧 1200l h恒定流量 1200l h恒定流量 系统侧 2020 3 26 60 露点温度为气体混合物中蒸气开始冷凝的温度点 当温度低于露点温度时 蒸气开始冷凝结露 影响露点温度的参数 理论燃烧时天然气露点温度 59 1 C 当蒸汽开始冷凝时 烟气中的水蒸气含量下降 烟气温度越低 冷凝量越多 露点温度 有关壁挂炉冷凝的相关说明 2020 3 26 61 烟气中水蒸气的含量随露点温度的变化曲线图 烟气的冷凝 grH2O kgflue 2020 3 26 62 露点温度与CO2含量曲线图 T C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 CO2 烟气的冷凝 2020 3 26 63 理论值 露点温度和过量空气曲线图 烟气的冷凝 2020 3 26 64 5排烟 影响烟气排出的重要因素 排烟温度低烟气流量少结果 在烟囱中发生冷凝造成腐蚀的现象 烟囱的规格尺寸和长度大小必须充分考虑 提供的风机动力烟气温度外部空气温度