安邦电地暖系统的原理及设计依据
一、安邦电地暖系统的原理
国内领先的安邦发热电缆低温辐射地板供暖系统，集现代科学技术、材料和施工方法为一身，是世界采暖工程界公认的最理想、最先进的采暖方式之一。以电力为热源，通过铺设于地板下的高品质发热电缆作为主要发热元件，辅以埋设于地板内的地温传感器或温控器内的室温传感器，由房间温控器控制温度，向房间辐射加热，从而达到下暖上凉最佳效果。
二、电地暖工程设计
（一）电地暖设计依据：
1.《供暖通风设计手册》北京：中国建筑工业出版社，1987年
2.《采暖通风、空气调节设计规范》中国建筑工业出版社，1993年
3.《建筑电气设计》北京：中国建筑工业出版社，1996年
4.《地面辐射供暖技术规程》 中国建筑工业出版社，2004年
5. 建筑平剖面图
（二）设计参数：
空间温度：20±2℃；
设计总热负荷：85w/m²
（三）温度控制方案
(1)、温控器形式选用
由于该房间对温度的要求，可以考虑选用地温温控器。
(2)、控制方式
在大面积区域，每3根电缆由一个温控器及交流继电器独立控制；通过设置一温控箱控制1根电缆（在温控箱内设交流接触器及漏电保护器）
（四）工程采用材料明细
（1）安邦单导组件式发热电缆
技术指标：实心电阻丝，XLPE绝缘体，PVC外套外套的最大连续工作温度为65℃，符合IEC800标准线性负荷为18.5W/m，最高系统电压300/500V。
（2）20mm高强度的聚丙乙烯保温板
（3）钢丝网
（4）固定卡带
（5）安邦温控器：温控器型号AB-8003，控温范围:：5/+40℃。
（五）地面构造：
在建筑物地面结构层上，首先铺设高效保温材料，起到单向保温和隔热的作用，在保温材料上铺设焊接钢丝网，然后将发热电缆按设计要求的间距固定在钢丝网上，再填充豆石混凝土，经捣实养护达到强度后，再做地面面层，面层采用花岗岩、瓷砖等，但必须遵守《发热电缆地板采暖系统用户使用手册》，以免破坏采暖系统。
发热电缆电地暖设计要点
发热电缆在我国的应用量逐年成倍递增，应用领域也从住宅供暖延伸到工业厂房、商场、学校等公共建筑的管道保温、屋面融雪、坡路融雪等领域。实践证明，发热电缆电地暖系统要想在上述应用领域发挥出预期的供暖效果，必须进行科学的设计。
发热电缆电地暖系统和低温热水地面辐射供暖系统（简称“水地暖系统”）最大的区别在于二者升温的速度不一样。业内人士都知道，发热电缆电地暖系统能在很短时间内使发热电缆的表面温度达到65摄氏度，而水地暖系统要想达到类似的效果往往需要较长时间。另外，水地暖系统可以通过水温和流速来控制温度，进而达到预期的采暖效果。而线功率比较恒定的发热电缆电地暖系统则主要通过智能温控系统来达到既舒适又节能的采暖效果。发热电缆电地暖系统和水地暖系统的这种区别，决定了设计人员在设计发热电缆电地暖系统的过程中，必须注意如下细节：
首先，设计发热电缆电地暖系统的关键要点之一是对电气部分的设计。在大部分专业的暖通公司看来，电气设计部分比较麻烦，他们因此也会比较重视这一部分的设计。而对于发热电缆电地暖系统的散热部分，专业的暖通公司通常认为比较简单，因而容易忽视这一部分的设计。但事实上，正是这种忽视，可能给发热电缆电地暖系统带来安全隐患。
发热电缆电地暖系统主要以智能化控制来调节室内温度，以达到舒适、节能的供暖效果。在发热电缆的设计过程中，发热电缆的铺设间距决定了发热电缆电地暖系统的升温速度和采暖效果。因此，设计人员可结合每个房间的特点，设计不同的铺设区域以达到理想的采暖效果。在这方面，设计人员尤其要重视的是铺设区域和铺设间距。其中，铺设区域决定了发热电缆的安全性和使用寿命。对于房间内的某些区域，设计人员可以不铺设或者少铺设发热电缆。在靠近外窗、外墙等局部热负荷较大的区域，发热电缆的密度应比较大。同时，对于地面上有固定设备的地方、卫生洁具下面不应铺设发热电缆。目前国内外各个厂家对发热电缆产品的质保期都大于10年，然而由于生产发热电缆的绝缘材料有所不同，耐高温性能自然差异很大。为确保发热电缆正常使用寿命达到50年，设计人员在设计过程中就要充分考虑对铺设区域的选择，也就是对有效散热面的选择。
其次，设计人员应重视对铺设间距的设计。笔者认为，发热电缆的设计间距不宜小于50毫米，不得大于300毫米。笔者在发热电缆的应用实践中发现，在有效区域内，发热电缆的间距不大于150毫米效果较佳，这样，发热电缆铺设区域内的散热面温度较为均衡，舒适感较好，升温速度也比较快。同时，应重点关注卫生间和高大空间的设计。根据《地面辐射供暖技术规程》3.9.7 1中的规定，高大空间、浴室、卫生间、游泳馆等区域，应采用低温型温控器。这样规定的主要目的就是要控制好发热电缆的间距，保证地面温度的舒适性，以达到节能舒适的采暖效果。需要说明的是，间距小不等于浪费能源，因为发热电缆电地暖系统中的温控器能根据不同的使用环境提高地面升温的速度，对房间升温的快慢起到决定性的作用：一旦温度达到设计温度，温控器会断开发热电缆电地暖系统，对发热电缆的使用寿命没有影响。并且，对于发热电缆电地暖系统来说，地面温度可通过地温控制来保护，所以，笔者建议，在有效散热区域内，发热电缆的铺设间距一般情况下不宜超过150毫米。
最后，在施工过程中设计人员还要关注影响发热电缆电地暖系统供暖效果的地面装饰材料。一般情况下，笔者建议发热电缆电地暖系统填充层的厚度不宜小于35毫米。铺装了发热电缆电地暖系统的地面，如果装饰材料是复合地板或者实木复合地板，那么填充层应该大于35毫米，小于60毫米，这样，蓄热层才能将热量均匀地通过地面散发出来。装饰材料如果采用瓷砖、大理石或花岗岩，填充层的厚度宜控制在35毫米左右。因为填充层的上面还有40毫米左右的面层，这种厚度不但不影响采暖效果，并且还具有蓄热和节能的效果。厚度比较合理的填充层不但能有效传递热量，还能有效地保护发热电缆。以下为发热电缆辐射采暖系统设计的计算：
1、发热电缆低温地板辐射采暖系统敷设方式
发热电缆一般采用直列式敷设方式、等间距布置，在热损失明显不均匀的房间，宜采用疏密结合的布线方式，在房间热损失较大处如外窗下或外墙侧，发热电缆敷设间距小；而在内餐厅、走道及其他近内墙处因房间热损失较小而间距大。
布线间距d与散热是否均匀、是否符合人体温度要求和电缆覆盖率有直接的关系。d由以下因素确定：①安装因素。根据发热电缆的物理特性，其敷设的最小弯曲半径为5倍的电缆直径，而按照厂家提供的样本，电缆直径通常为6-8㎜，则发热电缆最小间距为60-80㎜；②散热效果。据研究表明[2]，导线表面的平均温度与最高温度随导线间距的增大而呈上升趋势，导线电流通断时间比亦随导线间距的增大而增大；而经过计算认为[1]，间距d增大时，热流密度降低。说明d取值过大，则地面温度分布不均，而且易造成导线表面温度过高。设计时d不宜大于300㎜，下文分析时d取值区间为[80，300]。
2、发热电缆低温地板辐射采暖系统设计
工程设计时，发热电缆低温地板辐射采暖系统与低温热水地板辐射采暖系统有相似之处，即首先必须明确房间的采暖热负荷和有效散热面积，而有效散热面积应给予重视，它等于房间建筑面积减去固定设备和无腿家具等的覆盖面积，这里存在一个遮挡系数的问题。不同的是，发热电缆本身为热源每根电缆为一个独立的系统，规格各异。一般地，一个房间设一根电缆（地面温度允许时，负荷大的可设多根），电缆的一端或两端与温控器相连，温控器内有空气温度和地板中电缆表面温度测温装置。具体的设计过程分两类，计算如下。
3、对于阻抗型电缆
（1）确定房间安装功率（W）：考虑电的热效率及行为节能的空间，一般安装功率为房间热负荷的1.1-1.5倍，即p=（1.1-1.5）Q，其中Q为房间热负荷。
（2）：估算电缆长度L(m)：假定安装平均距离d，则L=F1/d，其中F1为有效散热面积（㎡）。
（3），计算电缆的单位热阻r(Ω)并依据该值选定合适的电缆型号：r=U2/（P.L），其中U为电压(V)，P为功率（W）。
4、对于线型荷载恒定的电缆
（1）确定房间安装功率：同第3条中的（1）。
（2）确定电缆长度L（m）：L=P/qo，其中qo为所选电缆的线型荷载。
（3）确定安装平均距离：d=F1/L
以上步骤完成后，要进行校核工作，内容有：是否满足散热负荷；根据地表热流密度计算的地板表面温度是否满足人体要求[3]；线型荷载是否超标。
发热电缆用于建筑采暖时，其线型荷载有如下限制：当采用木质地板时，线型荷载不大于10W/m；直接作用于混凝土地板时，线型荷载为20-30W/m。
5、利用典型居室计算覆盖面积率
取上述北方城市室外气象参数为计算条件，以典型居室为模型，计算出不同地区同样居室的采暖负荷，根据采暖负荷，按照第4条中的步骤进行计算，确定发热电缆的布线间距和实际的有效散热面积，然后取得有效散热面积与建筑面积的比值。其中围护结构传热系数采用当地有关节能标准规定的上限值，发热电缆规格为10W/m、17W/m，分别选取木地板和石材两种地面，且布线间距为80-300㎜。计算的房间为次卧、主卧、起居室。计算结果见下表。可知，北方地区采用发热电缆低温地板辐射采暖系统时，发热电缆敷设面积与建筑面积的比率为20%-100%，随着耗热量指标增加下限提高。需要说明的是，当个别房间单位面积的热负荷太大，造成地板表面平均温度过高、不能满足人体舒适度要求时，应增加其他供暖设备，但随着国家节能工作的进一步深入，节能标准值越来越小，这种情形将不会出现。
|
北方城市 |
耗热量 （W·m-2） |
线型荷载为q0=10W/m布线间距下得覆盖面积比率 |
||||||
|
80 |
100 |
120 |
150 |
200 |
250 |
300 |
||
|
郑州 |
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 |
|
济南 |
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 |
|
青岛 |
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 |
|
烟台 |
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 |
|
石家庄 |
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 |
|
大连 |
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 |
|
沈阳 |
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 |
|
长春 |
21.7 |
0.5～0.9 |
0.7～1.0 |
0.8～1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
哈尔滨 |
21.9 |
0.6～0.9 |
0.7～1.0 |
0.9～1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
齐齐哈尔 |
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 |
耗热量 （W·m-2） |
线型荷载为q0=17W/m布线间距d下得 敷设面积比率 |
||||||
|
80 |
100 |
120 |
150 |
200 |
250 |
300 |
||
|
郑州 |
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 |
|
济南 |
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 |
|
青岛 |
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 |
|
烟台 |
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 |
|
石家庄 |
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 |
|
大连 |
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 |
|
沈阳 |
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 |
|
长春 |
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 |
|
哈尔滨 |
21.9 |
0.3～0.5 |
0.4～0.6 |
0.5～0.7 |
0.6～1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
齐齐哈尔 |
21.9 |
0.3～0.5 |
0.4～0.6 |
0.5～0.7 |
0.6～1.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
