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别墅地暖与中央空调的区别:功能定位、负荷属性与分层分区要求

发布日期 :2019.06.11 浏览次数 : 6963 鼎格舒适家官网

装修别墅时,地暖与中央空调经常被放在一起比较,但这两类系统本来就不是同一件事。地暖是单一的冬季采暖末端,中央空调以制冷为主、兼顾制热,两者的功能定位与负荷属性不同,直接决定了它们在温度参数、水力组织与管路布置上的差异。别墅楼层多、房间多,这种差异会被放大。本文从功能定位与负荷属性入手,说明两类系统各自的要求,重点落在别墅分层分区的水力与管路处理上。

一、两类系统的功能定位不同

地暖的功能定位是冬季采暖。它把热媒送入地面盘管,通过地面向房间辐射与对流散热,系统里只有热源与末端两个主要部分,负荷属性是单一的显热负荷。中央空调的功能定位是冷热一体:夏季承担房间的冷负荷,包括显热与潜热;冬季在热泵工况下制热,也可以与热源配合使用。两者的任务边界不同,前者只解决一件事,后者要同时兼顾两个方向。本文的题目来自暖通知识专栏的常见提问,完整条目在该栏目。

正因为定位不同,成都别墅里常见的是两者互补而不是互相替代:夏季制冷与除湿由中央空调承担,冬季采暖由地暖或散热器承担。把两套系统按同一套参数要求去套,会出现水温不匹配、控制逻辑冲突等问题。

别墅分层平面示意,地面敷设地暖盘管,吊顶内布置中央空调室内机与风管
图注:别墅分层布置示意。地面层用地暖承担冬季采暖,吊顶内布置中央空调室内机承担夏季制冷与除湿,两套系统按各自的水温与负荷口径分别设计。

二、负荷属性:显热与潜热、对流与辐射

负荷属性的差别决定了两者的设计口径。夏季房间的冷负荷由显热与潜热两部分组成:显热来自围护结构传热、太阳辐射与人员设备发热,潜热来自人体与新风带入的水蒸气。中央空调的室内机在降温的同时冷凝水蒸气,承担潜热;地暖只处理显热,不涉及潜热与除湿。

换热方式也不同。地暖以辐射换热为主、对流为辅,热量自下而上分布,地表温度均匀,按 GB 50736—2012 第 3.0.5 条,辐射供暖室内设计温度宜比对流供暖降低 2 ℃,这是地暖在节能上的主要依据。中央空调以对流换热为主,送风温度与房间空气直接混合,升温或降温速度快,但气流分布受风口位置影响大。

负荷属性的差异还带来一个结果:夏季冷负荷集中在午后与傍晚、冬季热负荷集中在夜间与清晨,两套系统的运行时段并不重合。别墅若部分楼层长期空置,应按楼层与房间分区供给,避免整套系统按满负荷长期运行。这些判断都建立在先把夏季冷负荷与冬季热负荷分别算清的基础上,两类负荷不能用同一组概算值互相代替。

三、温度参数的根本差异

同一栋别墅里,地暖与中央空调的水温与风温口径完全不同。地面辐射供暖按 JGJ 142—2012 第 3.1.1 条,供水温度不应大于 60 ℃,供回水温差不宜大于 10 ℃ 且不宜小于 5 ℃,民用建筑宜采用 35~45 ℃。GB 50736—2012 第 5.4.1 条对地面辐射供暖给出的口径一致。这是低温大流量的末端形式。

相比之下,散热器集中供暖系统按 GB 50736—2012 第 5.3.1 条宜按 75 ℃/50 ℃ 连续供暖设计,供水温度不宜大于 85 ℃,供回水温差不宜小于 20 ℃,属于高温小流量。中央空调夏季送风温度则显著低于室温,按 GB 50736—2012 表 3.0.2,人员长期逗留区域供冷工况设计温度为 24~26 ℃/26~28 ℃,风速限值分别不宜大于 0.25 m/s 与 0.3 m/s。三套参数互不相同,混装时必须分别核定,不能共用一条供水温度曲线。

对比项地面辐射供暖(地暖)中央空调
功能定位冬季采暖冷热一体
负荷属性仅显热显热+潜热
换热方式以辐射为主以对流为主
供水温度宜 35~45 ℃,不应大于 60 ℃夏季送风温度低于室温
地表温度上限人员经常停留 29 ℃不适用
升温速度慢,蓄热明显快

四、别墅分层分区的水力要求

别墅楼层多,地暖的分集水器往往按楼层设置,每层一套或几套。水力组织的核心是让各环路阻力接近。按 JGJ 142—2012,连接在同一分集水器上的同一管径各环路,加热管长度宜接近,不宜超过 120 m;分集水器每个分支环路不宜多于 8 路,最大断面流速不宜大于 0.8 m/s;加热管内水流速不宜小于 0.25 m/s。这些口径决定了分层分区的规模。

分层布置时,不同楼层的高度差会带来静水压力差,顶层与底层的环路需要分别核算。成都别墅常依地形高低错层布置,楼层标高不统一,落差带来的压力差更要在图纸上标清。系统工作压力不应大于 0.8 MPa。每一层的主要房间应独立设置环路,进深与面积较大的房间分区计算负荷时各区域应独立设环路,不同标高的房间地面不宜共用一个环路。每个分支环路埋设部分不应设置连接件,加热管出地面与分集水器连接处外露部分应加黑色柔性塑料套管。

别墅的供水干管较长,各层之间的压差与流量分配要靠平衡措施保障。除了分集水器每个分支环路供回水管上设可关断阀门之外,宜在主管上设置压差控制或平衡装置,减少上游环路对下游环路的干扰。系统最高处与各分集水器上均应设排气阀,避免气塞造成局部不热;加热管敷设间距不宜小于 150 mm、不宜大于 300 mm,靠近外墙与外窗等热负荷集中区域应加密。

五、分室分区与管路组织

别墅房间数量多,分室温控的收益比平层更明显:按房间用途设定不同温度,闲置房间降低设定值,可以减少整栋持续供热。地暖的分集水器上均应设手动或自动排气阀,每个分支环路供回水管上均应设可关断阀门,分水器前应设过滤器。这些阀件是分层分区调节的基础,缺一不可。

  • 主要房间独立环路,附属小房间(如卫浴)的加热管可串联在其他环路中。
  • 同一分集水器上各环路管长宜接近,单一环路不宜超过 120 m。
  • 填充层内加热管不应有接头,地面固定设备与卫生洁具下不应布置加热管。
  • 地面面积超过 30 ㎡ 或长度大于 6 m 时,应按间隔设伸缩缝。
  • 不同标高的房间地面不宜共用一个环路,分层分别设置。
  • 中央空调的风管与冷媒管走向应与地暖盘管在吊顶与地面标高上分开,避免施工互相干扰。

六、混装时的注意事项

地暖与中央空调在同一栋别墅里混装,需要处理的接口有几处。水温方面,两套系统的设计温度不同,热源与末端之间要有独立的水路,避免高温水进入地暖盘管。标高方面,地暖的填充层抬升地面标高,与室内门、楼梯踏步、地面插座的高度要提前协调;中央空调的吊顶又降低顶面净高,层高紧张的楼层要先把这两项抵消的高度算进去。

调试方面,地暖系统未经调试严禁运行使用。初始供暖时水温变化应平缓,供水温度控制在高于室内空气温度 10 ℃ 左右且不应高于 32 ℃,连续运行 48 h,之后每隔 24 h 水温升高 3 ℃,直至达到设计供水温度并保持不少于 24 h。中央空调的调试则逐台内机试运行,检查送风温度、噪声与滴水。两套系统的调试节奏不同,宜分别安排。

七、关键差异对照表

维度地暖中央空调
冬季角色主力采暖辅助制热或不用
夏季角色不参与制冷与除湿
管路介质热水(35~45 ℃)冷媒或冷冻水
分层要求按层设分集水器,各环路管长接近按层设室内机与冷媒管,控制等效管长
舒适性来源辐射换热,温度分布均匀对流换热,升温快
运行压力系统工作压力不应大于 0.8 MPa按冷媒系统与设备要求

八、小结

别墅地暖与中央空调的区别,核心是功能定位与负荷属性的区别:地暖只承担冬季显热采暖,中央空调承担夏季显热与潜热并兼顾制热;由此派生出的温度参数、水力组织与管路要求也各不相同。别墅分层分区的关键,是让每层地暖各环路阻力接近、管长宜接近且不宜超过 120 m、每个分支环路埋设部分不留接头,同时把中央空调的冷媒管与风管标高与地暖的填充层标高在图纸上错开。成都别墅项目的层数与房间数较多,建议在方案阶段就按两套口径分别出图,再进入施工。以上技术口径由四川鼎格舒适家暖通工程团队按现行国家标准与本地项目条件整理,供方案参考。拿不准配置与预算的,可以先看快速报价。

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