安邦電地暖系統(tǒng)的原理及設(shè)計依據(jù)
一、安邦電地暖系統(tǒng)的原理
國內(nèi)領(lǐng)先的安邦發(fā)熱電纜低溫輻射地板供暖系統(tǒng)，集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、材料和施工方法為一身，是世界采暖工程界公認的最理想、最先進的采暖方式之一。以電力為熱源，通過鋪設(shè)于地板下的高品質(zhì)發(fā)熱電纜作為主要發(fā)熱元件，輔以埋設(shè)于地板內(nèi)的地溫傳感器或溫控器內(nèi)的室溫傳感器，由房間溫控器控制溫度，向房間輻射加熱，從而達到下暖上涼最佳效果。
二、電地暖工程設(shè)計
（一）電地暖設(shè)計依據(jù)：
1.《供暖通風設(shè)計手冊》北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987年
2.《采暖通風、空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中國建筑工業(yè)出版社，1993年
3.《建筑電氣設(shè)計》北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996年
4.《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》 中國建筑工業(yè)出版社，2004年
5. 建筑平剖面圖
（二）設(shè)計參數(shù)：
空間溫度：20±2℃；
設(shè)計總熱負荷：85w/m²
（三）溫度控制方案
(1)、溫控器形式選用
由于該房間對溫度的要求，可以考慮選用地溫溫控器。
(2)、控制方式
在大面積區(qū)域，每3根電纜由一個溫控器及交流繼電器獨立控制；通過設(shè)置一溫控箱控制1根電纜（在溫控箱內(nèi)設(shè)交流接觸器及漏電保護器）
（四）工程采用材料明細
（1）安邦單導(dǎo)組件式發(fā)熱電纜
技術(shù)指標：實心電阻絲，XLPE絕緣體，PVC外套外套的最大連續(xù)工作溫度為65℃，符合IEC800標準線性負荷為18.5W/m，最高系統(tǒng)電壓300/500V。
（2）20mm高強度的聚丙乙烯保溫板
（3）鋼絲網(wǎng)
（4）固定卡帶
（5）安邦溫控器：溫控器型號AB-8003，控溫范圍:：5/+40℃。
（五）地面構(gòu)造：
在建筑物地面結(jié)構(gòu)層上，首先鋪設(shè)高效保溫材料，起到單向保溫和隔熱的作用，在保溫材料上鋪設(shè)焊接鋼絲網(wǎng)，然后將發(fā)熱電纜按設(shè)計要求的間距固定在鋼絲網(wǎng)上，再填充豆石混凝土，經(jīng)搗實養(yǎng)護達到強度后，再做地面面層，面層采用花崗巖、瓷磚等，但必須遵守《發(fā)熱電纜地板采暖系統(tǒng)用戶使用手冊》，以免破壞采暖系統(tǒng)。
發(fā)熱電纜電地暖設(shè)計要點
發(fā)熱電纜在我國的應(yīng)用量逐年成倍遞增，應(yīng)用領(lǐng)域也從住宅供暖延伸到工業(yè)廠房、商場、學(xué)校等公共建筑的管道保溫、屋面融雪、坡路融雪等領(lǐng)域。實踐證明，發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)要想在上述應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮出預(yù)期的供暖效果，必須進行科學(xué)的設(shè)計。
發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)和低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)（簡稱“水地暖系統(tǒng)”）最大的區(qū)別在于二者升溫的速度不一樣。業(yè)內(nèi)人士都知道，發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)能在很短時間內(nèi)使發(fā)熱電纜的表面溫度達到65攝氏度，而水地暖系統(tǒng)要想達到類似的效果往往需要較長時間。另外，水地暖系統(tǒng)可以通過水溫和流速來控制溫度，進而達到預(yù)期的采暖效果。而線功率比較恒定的發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)則主要通過智能溫控系統(tǒng)來達到既舒適又節(jié)能的采暖效果。發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)和水地暖系統(tǒng)的這種區(qū)別，決定了設(shè)計人員在設(shè)計發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)的過程中，必須注意如下細節(jié)：
首先，設(shè)計發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)的關(guān)鍵要點之一是對電氣部分的設(shè)計。在大部分專業(yè)的暖通公司看來，電氣設(shè)計部分比較麻煩，他們因此也會比較重視這一部分的設(shè)計。而對于發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)的散熱部分，專業(yè)的暖通公司通常認為比較簡單，因而容易忽視這一部分的設(shè)計。但事實上，正是這種忽視，可能給發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)帶來安全隱患。
發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)主要以智能化控制來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，以達到舒適、節(jié)能的供暖效果。在發(fā)熱電纜的設(shè)計過程中，發(fā)熱電纜的鋪設(shè)間距決定了發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)的升溫速度和采暖效果。因此，設(shè)計人員可結(jié)合每個房間的特點，設(shè)計不同的鋪設(shè)區(qū)域以達到理想的采暖效果。在這方面，設(shè)計人員尤其要重視的是鋪設(shè)區(qū)域和鋪設(shè)間距。其中，鋪設(shè)區(qū)域決定了發(fā)熱電纜的安全性和使用壽命。對于房間內(nèi)的某些區(qū)域，設(shè)計人員可以不鋪設(shè)或者少鋪設(shè)發(fā)熱電纜。在靠近外窗、外墻等局部熱負荷較大的區(qū)域，發(fā)熱電纜的密度應(yīng)比較大。同時，對于地面上有固定設(shè)備的地方、衛(wèi)生潔具下面不應(yīng)鋪設(shè)發(fā)熱電纜。目前國內(nèi)外各個廠家對發(fā)熱電纜產(chǎn)品的質(zhì)保期都大于10年，然而由于生產(chǎn)發(fā)熱電纜的絕緣材料有所不同，耐高溫性能自然差異很大。為確保發(fā)熱電纜正常使用壽命達到50年，設(shè)計人員在設(shè)計過程中就要充分考慮對鋪設(shè)區(qū)域的選擇，也就是對有效散熱面的選擇。
其次，設(shè)計人員應(yīng)重視對鋪設(shè)間距的設(shè)計。筆者認為，發(fā)熱電纜的設(shè)計間距不宜小于50毫米，不得大于300毫米。筆者在發(fā)熱電纜的應(yīng)用實踐中發(fā)現(xiàn)，在有效區(qū)域內(nèi)，發(fā)熱電纜的間距不大于150毫米效果較佳，這樣，發(fā)熱電纜鋪設(shè)區(qū)域內(nèi)的散熱面溫度較為均衡，舒適感較好，升溫速度也比較快。同時，應(yīng)重點關(guān)注衛(wèi)生間和高大空間的設(shè)計。根據(jù)《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》3.9.7 1中的規(guī)定，高大空間、浴室、衛(wèi)生間、游泳館等區(qū)域，應(yīng)采用低溫型溫控器。這樣規(guī)定的主要目的就是要控制好發(fā)熱電纜的間距，保證地面溫度的舒適性，以達到節(jié)能舒適的采暖效果。需要說明的是，間距小不等于浪費能源，因為發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)中的溫控器能根據(jù)不同的使用環(huán)境提高地面升溫的速度，對房間升溫的快慢起到?jīng)Q定性的作用：一旦溫度達到設(shè)計溫度，溫控器會斷開發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)，對發(fā)熱電纜的使用壽命沒有影響。并且，對于發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)來說，地面溫度可通過地溫控制來保護，所以，筆者建議，在有效散熱區(qū)域內(nèi)，發(fā)熱電纜的鋪設(shè)間距一般情況下不宜超過150毫米。
最后，在施工過程中設(shè)計人員還要關(guān)注影響發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)供暖效果的地面裝飾材料。一般情況下，筆者建議發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)填充層的厚度不宜小于35毫米。鋪裝了發(fā)熱電纜電地暖系統(tǒng)的地面，如果裝飾材料是復(fù)合地板或者實木復(fù)合地板，那么填充層應(yīng)該大于35毫米，小于60毫米，這樣，蓄熱層才能將熱量均勻地通過地面散發(fā)出來。裝飾材料如果采用瓷磚、大理石或花崗巖，填充層的厚度宜控制在35毫米左右。因為填充層的上面還有40毫米左右的面層，這種厚度不但不影響采暖效果，并且還具有蓄熱和節(jié)能的效果。厚度比較合理的填充層不但能有效傳遞熱量，還能有效地保護發(fā)熱電纜。以下為發(fā)熱電纜輻射采暖系統(tǒng)設(shè)計的計算：
1、發(fā)熱電纜低溫地板輻射采暖系統(tǒng)敷設(shè)方式
發(fā)熱電纜一般采用直列式敷設(shè)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(jié)合的布線方式，在房間熱損失較大處如外窗下或外墻側(cè)，發(fā)熱電纜敷設(shè)間距；而在內(nèi)餐廳、走道及其他近內(nèi)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(guān)系。d由以下因素確定：①安裝因素。根據(jù)發(fā)熱電纜的物理特性，其敷設(shè)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(fā)熱電纜最小間距為60-80㎜；②散熱效果。據(jù)研究表明[2]，導(dǎo)線表面的平均溫度與最高溫度隨導(dǎo)線間距的增大而呈上升趨勢，導(dǎo)線電流通斷時間比亦隨導(dǎo)線間距的增大而增大；而經(jīng)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(dǎo)線表面溫度過高。設(shè)計時d不宜大于300㎜，下文分析時d取值區(qū)間為[80，300]。
2、發(fā)熱電纜低溫地板輻射采暖系統(tǒng)設(shè)計
工程設(shè)計時，發(fā)熱電纜低溫地板輻射采暖系統(tǒng)與低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)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(yīng)給予重視，它等于房間建筑面積減去固定設(shè)備和無腿家具等的覆蓋面積，這里存在一個遮擋系數(shù)的問題。不同的是，發(fā)熱電纜本身為熱源每根電纜為一個獨立的系統(tǒng)，規(guī)格各異。一般地，一個房間設(shè)一根電纜（地面溫度允許時，負荷大的可設(shè)多根），電纜的一端或兩端與溫控器相連，溫控器內(nèi)有空氣溫度和地板中電纜表面溫度測溫裝置。具體的設(shè)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(jié)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(jù)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(nèi)容有：是否滿足散熱負荷；根據(jù)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(fā)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(zhì)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(shù)為計算條件，以典型居室為模型，計算出不同地區(qū)同樣居室的采暖負荷，根據(jù)采暖負荷，按照第4條中的步驟進行計算，確定發(fā)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(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)采用當?shù)赜嘘P(guān)節(jié)能標準規(guī)定的上限值，發(fā)熱電纜規(guī)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(jié)果見下表。可知，北方地區(qū)采用發(fā)熱電纜低溫地板輻射采暖系統(tǒng)時，發(fā)熱電纜敷設(shè)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(yīng)增加其他供暖設(shè)備，但隨著國家節(jié)能工作的進一步深入，節(jié)能標準值越來越小，這種情形將不會出現(xiàn)。
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北方城市
|
耗熱量
（W·m-2）
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線型荷載為q0=10W/m布線間距下得覆蓋面積比率
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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(shè)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
|