地热供暖技术研究与讨论

1 地热供暖技术原理

 

  低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热管——铝塑复合管或导电管，把地板加热到表面温度18至32摄氏度，均匀地向室内辐射热量而达到采暖效果。同时它可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等各种不同方式提供热源。

 

  2 地热在国内的应用概况

 

  改革开放后，随着经济社会快速发展，我国能源消费迅速增长，在国家能源紧缺的情况下，地热资源作为可再生的绿色清洁能源已经显示出了巨大的潜力，逐渐应用于发电、供暖、医疗保健、洗浴和旅游度假、养殖、农业温室种植和灌溉、工业生产、矿泉水生产等广泛的领域，中低温地热资源开发利用还引发了围绕房地产开发、旅游业等的地热开发热潮。我国利用地热资源的方式主要是高温地热发电和中低温地热直接利用。

 

  3 地热供暖的优缺点

 

  地热供暖技术有比较明显的优缺点，其优点体现在：

 

  (1)节能。根据各种采暖方式室内温度测试结果，地板辐射采暖方式是最理想的采暖方式。

 

  (2)舒适。地板低温辐射采暖以地板为散热器，由于有辐射强度和温度的双重作用，使室温比较稳定且温度梯度小，形成了真正的符合人体散热要求的热环境，给人以脚暖头凉的舒适感，可使脑力劳动者的工作效率提高；(3)美观。由于室内取消了暖气片及其管道，相当于增加了2%～3%的使用面积。

 

  (4)地板采暖适合分户计量及节能设计。管道的布置，系统阻力值的确定，均可根据不同情况，由设计人自己决定；(5)安全可靠，使用寿命长，清洁卫生。管材的使用寿命无论国外还是国内的生产厂家均承诺为50年；(6)热源选择灵活。低温热水地板辐射采暖系统供水温度为40～60℃，可充分利用废热水和地热水资源。

 

  其缺点体现在：对层高有8厘米左右的占用；地面二次装修时，易损坏地下管线；容易对木地板的铺设造成干裂的麻烦，最好选用地砖或复合地板；设定温度不能太高，否则会大大降低输送管道的使用寿命；由于防水需要，卫生间不便铺设，还要借助于电暖气。

 

  4 地板辐射与通常供暖的比较

 

  在建立同样舒适条件的前提下，用地面辐射采暖在保证同等条件的舒适程度下，房间的设计温度比对流采暖可降低2～3℃，从而节省采暖能耗。 由于有辐射温度和对流温度的双重效应，因而形成了真正符合人体舒适要求的热环境。地板辐射供热提供的热量在人的脚部较强，头部温和，这正符合人体足部血液循环最差头部温度较高的特点，给人以脚暖头凉的舒适感，即体态舒适度高。为达到人体舒适卫生要求的热环境，室内地表平均温度宜采用下列数值：经常有人停留的地面24～26℃。无人停留的地面35～40℃。短期有人停留的地面为28～30℃。

 

  5 地热热泵在供暖中的利用

 

  为了解决地热利用中出现的许多问题，对地热的合理开采、综合利用是一个大的方向。首先，在地热用于供暖时，需进行方案分析比较，根据地热热水的温度、流量，需要负担的建筑供暖负荷，确定是全部采用地热水，还是需要设置部分地热热泵机组，负担部分建筑供暖负荷；是否需要进行水处理，供应生活热水或其他用途；是否需要设回灌井进行地热水回灌。 根据工程的实际应用，对地热水供暖的综合利用方案一般有下述三种：其一，地热井开采的地热水流量和温度，在直接供暖的情况下能满足所负担的建筑供暖负荷，又无其他用途可用，则对供暖尾水直接回灌。其二，地热井开采的地热水流量和温度，在直接供暖的情况下能满足所负担的建筑供暖负荷，且需要地热水作为其他用途，如生活热水、洗浴、温泉等，则供暖尾水经除铁除锰等水处理，达到应用标准，然后利用。其三，地热井开采的地热水流量和温度，在直接供暖的情况下不能满足所负担的建筑供暖负荷，则地热直接供暖(如果地热水水温较高，可以两级供暖串接，前一级用散热器供暖，后一级用地板辐射采暖)后的尾水（30～40℃）用地热热泵的热源水，由地热热泵机组提供满足供暖需要的热媒水(60～70℃)，用于地板辐射供暖或散热器供暖。

 

  6 低温热水地板辐射采暖的材料的选择

 

  地板辐射采暖的保温材料一般宜选用聚 乙稀苯板容重要求在15kg/m3～25kg/m3，导热系数小，保温效果好的产品，而且能减轻楼板的荷载，其厚度在20～25mm时，经计算完全达到隔热目的。 地板辐射采暖温控阀集中设置在分水器处。温控阀带有温度调节和预设定装置，用户可以通过调节旋钮自己随时调整供热量，降低了不必要的能源消耗。为节约能源创造了条件。接温控阀处的管径为DN20，铝箔加筋纸，其产品具有防潮、防水、向上反射热辐射的作用。地热管材的选用，可采用PEX交联聚乙稀管和PPC改性聚丙稀管材为宜。

 

  热表由热量计、供回水温度感温元件及积算显示装置组成。流量计有超声波式及机械师两种。

 

  分水器的选择，目前大多采用国产和南韩的较多，这类产品质量基本能达到使用要求。在分水器进水端设的Y型过滤器应用铜质的较好。 还有在敷设管道所用的固定Ｕ形管卡，此管卡的材质最好选用与管材同材质的材料。 低温热水地板辐射采暖系统的管道敷设，在直线段每隔600mm设一固定卡，敷设S形管道时，在弯曲部分应设叁处固定卡。一般PEX管材按设计尺寸敷设一个环路一根管，在地下不能有接头，如必须进行接头时，可采用进口地热管专用接头管件，此专用接头管件是利用PEX管的材料记忆特性来将管涨接一起的。

 

  7 管道的保温

 

  为了减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料；保证操作人员的安全，改造劳动条件；保证热媒的使用温度等，需要对供热管道及其附件采取保温措施。保温管道的确定原则如下：(1)敷设在地下管沟、屋顶管沟，设备层内、闷顶及竖井内的采暖管道。(2)设在室内的供回水干管、主立管及暗装的采暖支管；(3)管道敷设在容易被冻结的地方；(4)管道通过的房间或地点，需要采暖管道采取保温措施时。 目前采用的保温材料主要是水泥膨胀珍珠岩管壳，这种材料具有较好的保温性能，产量大，价格比较便宜，是目前管道保温常用的材料。岩棉、矿棉及玻璃棉管壳，保温性能好，无毒、耐久且施工方便。

 

  8 结语

 

  我国地热资源利用虽然占据世界首 位，但在我国能源结构中不足0.5%,地热供暖面积除在个别城市达到较高百分比外，其他有地热资源的城市还远达不到理想目标。即使在那些发展地暖供热比较早的城市里，开采出的地热热水利用率仍然很低。所以今后一个阶段，大力开发和有效利用地热资源已成为我国当前能源问题形式下一个新的命题。