地面輻射供暖是一種高效、節(jié)能、舒適的新型采暖方式。隨著人們生活水平和對采暖要求的提高，這幾年地面輻射供暖系統(tǒng)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，對地暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有了更高的要求。本文將從建筑物能耗，地面散熱量，地?zé)犭娎|的功率這三方面同廣大讀者一起探討地暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的熱負(fù)荷計(jì)算。
地暖系統(tǒng)的功能就在于彌補(bǔ)建筑物熱量損失，維持房間溫度，提供舒適、溫暖的環(huán)境。要使地暖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一功能，就必須準(zhǔn)確了解建筑物的熱量損失。建筑物熱量損失即建筑耗熱量是指建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量和空氣滲透熱損失。據(jù)此定義建筑物耗熱量按如下式1計(jì)算：
Q=qH.T+qINF-qI.H式1
Q-建筑物單位面積耗熱量。W/㎡
qH.T-單位建筑面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量。W/㎡
qINF-單位建筑面積的空氣滲透熱量。W/㎡
qI.H-單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量。（包括炊事，照明，家電和人體散熱等）
其中單位建筑面積的空氣滲透熱量qINF
式中：
qINF=（ti-te）(CP.ρ.N.V/S)式2
qINF-單位建筑面積的空氣滲透熱量。W/㎡
ti-全部房間平均室內(nèi)計(jì)算溫度。
te-采暖期平均計(jì)算溫度。
CP-空氣比熱容。（寒冷地區(qū)參考值0.28w.h/(kg.k)
ρ-溫度為te時(shí)，空氣密度。
N-單位時(shí)間房間換氣次數(shù)。
S-建筑面積。
房間換氣次數(shù)N參照表（次/h）（表1）
一面有外窗房間兩面有外窗房間三面有外窗房間門廳
0.50.5-1.01.0-1.52
單位面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量qH.T按式3計(jì)算：
式中:
m
qH.T=（ti-te）(∑ξi.ki.Fi)/S式3
i=1
qH.T-單位面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。
ti-全部房間平均室內(nèi)計(jì)算溫度。
te-采暖期平均計(jì)算溫度。
-圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)修正。
Ki-圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)。
Fi-圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積。
S-建筑面積。
建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是指建筑物及房間各面的圍護(hù)物，分為透明和不透明兩種類型；不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括：墻、屋面、地板、頂棚等，透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括：窗戶、天窗、陽臺門、玻璃幕墻等。在這里圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是指與大氣相接觸的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，包括外墻、屋面、窗戶、陽臺門、外門以及與不采暖樓梯間的隔墻和戶門等供熱采暖網(wǎng)。
各地屋面、外墻、地面的保溫做法很多，其傳熱系數(shù)請根據(jù)圍護(hù)的結(jié)構(gòu)和保溫類型參見DB13(J)24-2000《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)程》附錄F圍護(hù)結(jié)構(gòu)常用做法及熱工參數(shù)的內(nèi)容。下附常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)供參考:
常用結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值[W/(㎡.℃)]
門框材料門的類型傳熱系數(shù)
W/(m2.℃)
木、塑料單層實(shí)際門3.5
夾板門和蜂窩夾心門2.5
雙層玻璃門（玻璃比例不限）2.5
單層玻璃門（玻璃比例<30%）4.5
單層玻璃門（玻璃比例30%-60%）5.0
金屬單層實(shí)際門6.5
雙層玻璃門（玻璃比例不限）6.5
單層玻璃門（玻璃比例<30%）5.0
單層玻璃門（玻璃比例30%-60%）4.5
無框單層玻璃門（玻璃比例<30%）6.5
（表3）
窗框材料窗戶類型空氣層厚度
(mm)窗框窗洞面積
(%)傳熱系數(shù)
W/(m2.℃)
鋼、鋁單層窗20-306.4
雙層窗100-14020-303.0
木、塑料單層窗30-404.7
雙層窗100-14030-402.3
地暖系統(tǒng)顧名思義是通過地面提供熱量彌補(bǔ)建筑物的熱量損失，維持房間溫度，提供舒適、溫暖的環(huán)境。地暖系統(tǒng)主要通過輻射和傳導(dǎo)向建筑物提供熱量，其發(fā)熱量計(jì)算如下：
式中:q=qf+qd
qf=5×10-8[(tpj+273)4-(tfj+273)4]
qd=2.13(tpj-tn)1.31
q-單位地面面積的散熱量（W/m2）
qf-單位地面面積輻射傳熱量（W/m2）
qd-單位地面面積對流傳熱量（W/m2）
tpj-地面平均溫度（W/m2）
tfj-室內(nèi)非加熱表面的面積加權(quán)平均溫度（℃）
tn-室內(nèi)計(jì)算溫度（℃）。
對于地表平均溫度tpj一般要求如下：
區(qū)域特征適宜范圍（℃）最高限值（℃）
人員經(jīng)常停留區(qū)24-2628
人員短期停留區(qū)28-3032
無人停留區(qū)35-4042
確定地面散熱量時(shí)，對應(yīng)表4校核地表平均溫度，如超過表4最高溫度限值，則需改變建筑物的熱工性能或采取其它補(bǔ)救辦法。如溫度滿足表4要求，則可以對發(fā)熱電纜鋪設(shè)進(jìn)行計(jì)算。發(fā)熱電纜的鋪設(shè)間距主要由單位面積所需功率q，發(fā)熱電纜功率Pdl確定。發(fā)熱電纜間距計(jì)算式如下：
式中:
d=Pdl/q×1000式5
d-發(fā)熱電纜布線間距（mm）;
Pdl-發(fā)熱電纜功率（W/m）;
q-單位面積所需功率（W/㎡）。
由此，可以根據(jù)發(fā)熱電纜布線間距d進(jìn)行地暖系統(tǒng)的安裝，但是發(fā)熱電纜之間的最大間距不宜超過300mm,且不應(yīng)小于50mm.
只有準(zhǔn)確把握了建筑物耗熱量，才能確定地暖系統(tǒng)的鋪設(shè)功率，才能充分體現(xiàn)地暖系統(tǒng)舒適、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有利于地暖行業(yè)健康、持續(xù)、快速的發(fā)展。
