安邦電地暖系統的原理及設計依據
一、安邦電地暖系統的原理
國內領先的安邦發熱電纜低溫輻射地板供暖系統，集現代科學技術、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，通過鋪設于地板下的高品質發熱電纜作為主要發熱元件，輔以埋設于地板內的地溫傳感器或溫控器內的室溫傳感器，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、電地暖工程設計
（一）電地暖設計依據：
1.《供暖通風設計手冊》北京：中國建筑工業出版社，1987年
2.《采暖通風、空氣調節設計規范》中國建筑工業出版社，1993年
3.《建筑電氣設計》北京：中國建筑工業出版社，1996年
4.《地面輻射供暖技術規程》 中國建筑工業出版社，2004年
5. 建筑平剖面圖
（二）設計參數：
空間溫度：20±2℃；
設計總熱負荷：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；通過設置一溫控箱控制1根電纜（在溫控箱內設交流接觸器及漏電保護器）
（四）工程采用材料明細
（1）安邦單導組件式發熱電纜
技術指標：實心電阻絲，XLPE絕緣體，PVC外套外套的最大連續工作溫度為65℃，符合IEC800標準線性負荷為18.5W/m，最高系統電壓300/500V。
（2）20mm高強度的聚丙乙烯保溫板
（3）鋼絲網
（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）地面構造：
在建筑物地面結構層上，首先鋪設高效保溫材料，起到單向保溫和隔熱的作用，在保溫材料上鋪設焊接鋼絲網，然后將發熱電纜按設計要求的間距固定在鋼絲網上，再填充豆石混凝土，經搗實養護達到強度后，再做地面面層，面層采用花崗巖、瓷磚等，但必須遵守《發熱電纜地板采暖系統用戶使用手冊》，以免破壞采暖系統。
發熱電纜電地暖設計要點
發熱電纜在我國的應用量逐年成倍遞增，應用領域也從住宅供暖延伸到工業廠房、商場、學校等公共建筑的管道保溫、屋面融雪、坡路融雪等領域。實踐證明，發熱電纜電地暖系統要想在上述應用領域發揮出預期的供暖效果，必須進行科學的設計。
發熱電纜電地暖系統和低溫熱水地面輻射供暖系統（簡稱“水地暖系統”）最大的區別在于二者升溫的速度不一樣。業內人士都知道，發熱電纜電地暖系統能在很短時間內使發熱電纜的表面溫度達到65攝氏度，而水地暖系統要想達到類似的效果往往需要較長時間。另外，水地暖系統可以通過水溫和流速來控制溫度，進而達到預期的采暖效果。而線功率比較恒定的發熱電纜電地暖系統則主要通過智能溫控系統來達到既舒適又節能的采暖效果。發熱電纜電地暖系統和水地暖系統的這種區別，決定了設計人員在設計發熱電纜電地暖系統的過程中，必須注意如下細節：
首先，設計發熱電纜電地暖系統的關鍵要點之一是對電氣部分的設計。在大部分專業的暖通公司看來，電氣設計部分比較麻煩，他們因此也會比較重視這一部分的設計。而對于發熱電纜電地暖系統的散熱部分，專業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計。但事實上，正是這種忽視，可能給發熱電纜電地暖系統帶來安全隱患。
發熱電纜電地暖系統主要以智能化控制來調節室內溫度，以達到舒適、節能的供暖效果。在發熱電纜的設計過程中，發熱電纜的鋪設間距決定了發熱電纜電地暖系統的升溫速度和采暖效果。因此，設計人員可結合每個房間的特點，設計不同的鋪設區域以達到理想的采暖效果。在這方面，設計人員尤其要重視的是鋪設區域和鋪設間距。其中，鋪設區域決定了發熱電纜的安全性和使用壽命。對于房間內的某些區域，設計人員可以不鋪設或者少鋪設發熱電纜。在靠近外窗、外墻等局部熱負荷較大的區域，發熱電纜的密度應比較大。同時，對于地面上有固定設備的地方、衛生潔具下面不應鋪設發熱電纜。目前國內外各個廠家對發熱電纜產品的質保期都大于10年，然而由于生產發熱電纜的絕緣材料有所不同，耐高溫性能自然差異很大。為確保發熱電纜正常使用壽命達到50年，設計人員在設計過程中就要充分考慮對鋪設區域的選擇，也就是對有效散熱面的選擇。
其次，設計人員應重視對鋪設間距的設計。筆者認為，發熱電纜的設計間距不宜小于50毫米，不得大于300毫米。筆者在發熱電纜的應用實踐中發現，在有效區域內，發熱電纜的間距不大于150毫米效果較佳，這樣，發熱電纜鋪設區域內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，應重點關注衛生間和高大空間的設計。根據《地面輻射供暖技術規程》3.9.7 1中的規定，高大空間、浴室、衛生間、游泳館等區域，應采用低溫型溫控器。這樣規定的主要目的就是要控制好發熱電纜的間距，保證地面溫度的舒適性，以達到節能舒適的采暖效果。需要說明的是，間距小不等于浪費能源，因為發熱電纜電地暖系統中的溫控器能根據不同的使用環境提高地面升溫的速度，對房間升溫的快慢起到決定性的作用：一旦溫度達到設計溫度，溫控器會斷開發熱電纜電地暖系統，對發熱電纜的使用壽命沒有影響。并且，對于發熱電纜電地暖系統來說，地面溫度可通過地溫控制來保護，所以，筆者建議，在有效散熱區域內，發熱電纜的鋪設間距一般情況下不宜超過150毫米。
最后，在施工過程中設計人員還要關注影響發熱電纜電地暖系統供暖效果的地面裝飾材料。一般情況下，筆者建議發熱電纜電地暖系統填充層的厚度不宜小于35毫米。鋪裝了發熱電纜電地暖系統的地面，如果裝飾材料是復合地板或者實木復合地板，那么填充層應該大于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，還能有效地保護發熱電纜。以下為發熱電纜輻射采暖系統設計的計算：
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 |
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|
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 |
