地暖（Radiant Floor Heating），也稱地板輻射供暖，是與人體取暖生理需求特性最為吻合的供暖方式之一，而且相較于傳統(tǒng)的采暖方式，地暖具有環(huán)保節(jié)能、舒適健康、保溫隔音、節(jié)省使用面積等優(yōu)點。
公元前1300年，在土耳其的王族宮殿中出現(xiàn)了地暖雛形；隨后在羅馬帝國時期，人們將地下溫泉引入地下的管槽，在大理石地面下循環(huán)發(fā)熱取暖；中國在明朝末年已有工藝較為原始的地暖雛形，如故宮熱風道，通過煙道將青磚加熱，以達到供暖的效果。現(xiàn)代地暖技術的應用可追溯到20世紀初的歐美發(fā)達國家，隨后逐漸在韓國、日本得到應用，并于20世紀80年代末傳入中國。
按照熱媒的不同，地暖可被分為水地暖和電地暖兩大類；按不同鋪裝結構主要分為干式地暖和濕式地暖兩種。其工作原理均是通過地板輻射層中的熱媒來均勻加熱地板，并利用熱輻射來進行熱量的傳遞。地暖的主要組成部分有集-分水器、加熱供冷部件、填充層、絕熱層、隔離層、防潮層、地面面層等，其中加熱供冷部件是敷設在輻射面填充層內(nèi)或預制溝槽保溫板溝槽中的加熱供冷管、加熱電纜，以及供暖板、毛細管網(wǎng)等的統(tǒng)稱。地暖在人們的生活中用途越來越廣泛，涉及多個領域，并憑借其新穎的形式和優(yōu)良的適應性在居民住宅、商業(yè)建筑、工業(yè)設施和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用。
簡史
公元前1300年，在土耳其的王族宮殿中出現(xiàn)了地暖雛形。而后到了公元前80年，古羅馬帝國的貴族住宅中采用了“火地”形式的地暖，即在地面鋪設一層石子或大理石，用火烤熱以后取暖。
中國在明朝末年，使用了煙道散熱式地暖，如故宮的熱風道，利用溫熱的青磚，將熱量傳入室內(nèi)，以達到供暖的效果。
1907年，英國巴克利（ Arthur H . Barker）教授申請了地面輻射供暖的專利，是現(xiàn)代地暖的開端。
20世紀30年代，出現(xiàn)了溫度不高于60℃熱水的銅管地暖，地暖技術在歐美發(fā)達國家興盛起來，得以推廣應用。
1950年，克蘭迪寧（Clandinin D.R）和羅布利（Robblee A.R）等人將地暖應用于阿爾伯塔大學家禽養(yǎng)殖場中，對肉雞養(yǎng)殖的最佳地面溫度進行了研究。
1987年，中國建立了第一臺低溫地暖實驗站，并進行了模擬地暖和設計優(yōu)化的相關實驗。
1989年，哈爾濱工業(yè)大學對塑料管采暖進行了研究，并建立實驗臺進行了小樣測試。這些成果對中國地暖事業(yè)在工程中的應用起到了指導作用。
2001年，達里爾·塔耶馬里奧（Darryl Thayer）等人舉行會議，綜述了以地板輻射為能量分配系統(tǒng)的液體型太陽能空間和DHW供暖系統(tǒng)的設計和性能。
2004年，中華人民共和國建設部批準通過了《地面輻射供暖技術規(guī)程》JGJ 142-2004，制定了相關標準，進一步推動了地暖行業(yè)的發(fā)展。
2012年，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布通告，以《輻射供暖供冷技術規(guī)程》JGJ 142-2012作為新的地暖行業(yè)標準，自2013年6月1日起實施，原行業(yè)標準《地面輻射供暖技術規(guī)程》JGJ142-2004同時廢止。
2016年，中國科技工作者設計并搭建了太陽能地下水熱泵機組實驗裝置，并對其性能進行了測試。
地暖自20世紀80年代末傳入中國，經(jīng)過多年發(fā)展至今，已形成品種多樣化，產(chǎn)品高檔化的局面。
工作原理
地暖的主要供暖方式為熱輻射采暖，其先通過地下管網(wǎng)（鋁塑復合管或?qū)щ姽埽┲械臒崦郊訜岬匕澹尩孛婺軠睾投鶆虻叵蚴覂?nèi)空間輻射熱量，然后借助冷熱空氣的比重差，使空氣形成自然對流現(xiàn)象，從而讓人體感受到熱照和空氣溫度的雙重熱作用。
基本構造
地暖主要由集-分水器、加熱供冷部件、填充層、絕熱層、隔離層、防潮層、地面面層等組成。
主要特點
優(yōu)點
干凈衛(wèi)生：地暖的主要供暖方式為熱輻射采暖，減少了室內(nèi)的空氣對流現(xiàn)象，且采暖設備均被置于地板下方，可以較為明顯地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，有利于人體健康。
環(huán)保節(jié)能：地暖將整個地板作為散熱器，散熱面積大，熱量損失小，且供水溫度較低，一般不超過60℃，使用綠色能源即可滿足需求，減少了煤炭的消耗，并且室內(nèi)供暖可實現(xiàn)分層分戶控制，住戶可以自行調(diào)節(jié)，能夠有效節(jié)能。
節(jié)省使用面積：相較于傳統(tǒng)的采暖方式，地暖取消了暖氣片，使得室內(nèi)可使用面積增加，同時又美化了室內(nèi)環(huán)境，有利于裝修。
舒適保健：地暖供熱過程中，溫度呈自下而上的傳遞特點，與“溫足涼頂”的養(yǎng)生理論相契合。這種供熱方式可使人體在獲得溫暖的同時減少頭暈感，避免了傳統(tǒng)采暖常見的頭熱腳冷現(xiàn)象，通常適用于有老人和兒童的家庭場景。
保溫隔聲：地暖安裝有保溫層，減少熱量流失的同時，也起到了很好的隔音效果。
缺點
占用層高：地暖在地板下鋪設管線，設置保溫層，需要占用一定的層高，這會使房屋地面增高2-3cm。
后期維修不便：地暖的管道均需鋪設在地下，因此在維修時容易損壞地下設施，造成經(jīng)濟損失。
衛(wèi)生間使用受限：衛(wèi)生間的可鋪設范圍比室內(nèi)小得多，由于地暖管道在鋪設前需要做防水措施，且線路復雜，因此衛(wèi)生間的供暖效果達不到實際需求。
管道堵塞：由于地暖管道的管徑在20cm以內(nèi)，且呈盤繞狀鋪設，用作熱媒的水質(zhì)一旦不達標的話，容易在循環(huán)過程中堵塞管道。
地面板材可選種類少：鋪設地暖的房間更容易變得干燥，若使用木地板的話存在干裂的風險，在敷設時選取地磚、大理石地面、復合木地板等板材可避免這個問題。
基本分類
按照熱媒介質(zhì)的不同，地暖可以被分為電地暖自控系統(tǒng)和水地暖自控系統(tǒng)兩大類，簡稱電地暖、水地暖。另外按照鋪裝結構的不同，地暖還可以被分為干式地暖和濕式地暖兩大類。
電地暖
電地暖的主要組成部分有發(fā)熱電纜，溫控器，地面輔材等。其工作原理為：使用發(fā)熱電纜作為熱媒加熱地板，并通過溫控器來調(diào)節(jié)溫度，然后利用熱輻射和空氣對流現(xiàn)象進行室內(nèi)供熱。發(fā)熱電纜的工作溫度上限為65℃，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為熱能，其熱效率將近100%。
電地暖可精確控制溫度，使室溫保持均衡而不受外界環(huán)境的影響。電地暖在室溫達到設定溫度后會停止工作，在室溫低于設定溫度2℃時繼續(xù)供暖，具有經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，因此吸引了不少消費者群體。
水地暖
水地暖的主要組成部分有加熱熱源、集-分水器及水循環(huán)泵、溫度控制系統(tǒng)和地面水盤管散熱末端等， 其工作原理為：使用
熱水作為熱媒加熱地板，通過循環(huán)泵完成熱水的循環(huán)，并利用熱輻射和空氣對流現(xiàn)象對室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)，使溫度上升且均勻分布。水地暖的工作溫度上限為60℃，由于需要先對水進行加熱，有一定的能量損失，其熱效率約為80%，并且分戶計量溫度控制精度相對較差。
水地暖的運行費用低，且沒有輻射，經(jīng)濟環(huán)保，供暖的同時還可以解決生活用水問題，其缺點是后期維修相對困難，鍋爐和分-集水器等部件需按期更換，會產(chǎn)生一定的額外費用。
干式和濕式地暖
干式地暖相較于濕式地暖的主要區(qū)別在于沒有混凝土回填，并且只占用較小的層高，維修方便且更加節(jié)能，但因為缺少了混凝土層，干式地暖的蓄熱能力不如濕式地暖。
技術參數(shù)
應用領域
地暖在人們的生活中用途越來越廣泛，涉及多個新的領域，在健身房、寫字樓、游泳館、商場等公共建筑以及民用住宅和各類醫(yī)療機構中均有應用，足球場、飛機庫、蔬菜大棚和廠房等建筑中也有地暖的身影。這種快捷又獨特的供暖方式，已逐漸成為供暖行業(yè)的發(fā)展新趨勢。
世界部分國家和地區(qū)使用地暖的住宅比例如下：歐美發(fā)達國家超50%；韓國占80％以上；加拿大西部65％；瑞士48％；德國41％；奧地利25％；法國20％。
從2000年起，中國地暖安裝面積年增長率高達60％以上，到2005年，采暖安裝面積已突破5000萬m2。同年，中國部分地區(qū)地暖應用率如下：內(nèi)蒙、東北、新疆：70％以上；河北省、甘肅省：60％以上；山東省、山西省、陜兩、寧夏回族自治區(qū)：40％以上；北京、河南省：20％以上。
地暖散熱面積大，熱量損失小，且保溫層具有隔音效果，有利于提高使用者的生活質(zhì)量。地暖的推廣使用，對環(huán)境十分友好，因其可通過綠色能源進行采暖，減少了煤炭的使用，可有效緩解能源壓力。地暖給供暖行業(yè)帶來了技術上的革新，是一種經(jīng)濟、節(jié)能型的采暖方式，不僅有利于提高人們的生活水平，而且還有利于供暖體制的改革，實現(xiàn)供暖商品化。
發(fā)展趨勢
目前地暖行業(yè)仍存在不足之處需要解決，包括但不限于以下幾點：
地板散熱面遮擋安全系數(shù)難以確定：因地面遮擋因素隨機性很大，設計人員可根據(jù)具體情況附加一定的修正系數(shù)，但由于無法預知住戶對各房間的使用方式，因此該修正系數(shù)取值尚無據(jù)可依。
地暖需在地板下鋪設管線，設置保溫層，這樣會占用一定的層高，導致梁柱界面和結構荷載增大，使土建費用提高。
中國地暖發(fā)展迅速，但地暖應用占比依然較小，這也反映了其在市場具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?016-2022年，中國相繼出臺了一系列相關文件，如《關于加快淺層地熱能開發(fā)利用促進北方采暖地區(qū)燃煤減量替代的通知》《關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》等，旨在促進新能源的開發(fā)、鼓勵研究新技術、保護環(huán)境且不浪費資源、結合低碳理念降低供暖成本。在這樣的大環(huán)境下，經(jīng)濟環(huán)保的熱源方式將成為未來主要研究的課題之一。
標準規(guī)范
《輻射供暖供冷技術規(guī)程》為中國地暖行業(yè)標準，現(xiàn)僅對該標準中必須嚴格執(zhí)行的強制性條文做如下陳列：
施工與養(yǎng)護
施工流程速覽
施工準備——找平地面——安裝分、集水器——鋪設保溫層——敷設加熱管——管路水壓測試——設置伸縮縫——澆筑細石混凝土層——二次水壓試驗——竣工驗收。
施工準備：在墻柱等豎向結構上彈出水平標高控制線50線，往下量測出面層標高，彈在墻上。
找平地面：清理地面雜物垃圾，檢測地面平整度，確保混凝土基面整潔。
安裝分、集水器：用膨脹螺栓將分、集水器水平固定在墻上。
鋪設保溫層：在找平層上依次鋪設保溫板、鋁箔紙、鋼絲網(wǎng)，要求鋪設平整、嚴密。
敷設加熱管：每回路加熱管鋪設完畢，要及時封堵管口，確保管子清潔。
管路水壓測試：將加熱管與分、集水器連接，進行水壓試驗。
設置伸縮縫：在混凝土層與四周墻體交接處，過門口設置長度不小于400 mm的柔性套管。
澆筑細石混凝土層：澆筑細石混凝土層后采用人工抹壓密實，不可使用機械振搗或踩踏已鋪設好的地暖管。加熱管內(nèi)保持不小于0.6MPa的壓力，在混凝土達到養(yǎng)護期后泄壓。
二次水壓試驗：將立管與分、集水器連接，進行二次水壓試驗，檢查埋地管是否完好。最后安裝溫控器。
竣工驗收。
施工注意事項
施工人員需要提前了解近幾天氣溫，防止在施工過程中因突然降溫造成管線斷裂或死彎，影響施工進度以及地面混凝土強度。施工材料需要選擇耐溫性能好，規(guī)格尺寸標準的產(chǎn)品，以此保證系統(tǒng)流暢，避免出現(xiàn)憋氣現(xiàn)象。分水器與交聯(lián)管連接時要求管材斷口切割平整，且與鎖母連接牢固。
養(yǎng)護措施
裝修時施工力度不可過大，避免破壞地下供熱系統(tǒng)。分、集水器需要保持低溫運行來延長使用壽命。供暖期開始前，可以先清理管道雜質(zhì)，從而提高供暖效果。潮濕房間需要多做一層防水，并且初次供暖時，供水溫度應控制在高于環(huán)境溫度10℃左右，且不應高于32℃，然后連續(xù)運行48h。
參考資料 >
住房城鄉(xiāng)建設部關于發(fā)布行業(yè)標準《輻射供暖供冷技術規(guī)程》的公告.住房和城鄉(xiāng)建設部.2023-08-31
地熱是哪國人發(fā)明的.知識產(chǎn)權網(wǎng).2023-08-19
淺談地熱采暖技術.網(wǎng)絡財富.2023-09-01
Articles Radiant Heating : 2. Optimum Floor Temperatures for Brooding Chicks 1 , 2.Science Direct.2023-09-06
DESIGN AND MONITORED PERFORMANCE REVIEW OF A SOLAR HEATED HOME WITH RADIANT FLOOR SYSTEM.萬方數(shù)據(jù).2023-09-06
建設部關于發(fā)布行業(yè)標準《地面輻射供暖技術規(guī)程》的公告.住房和城鄉(xiāng)建設部.2023-09-01
Investigation on a solar-groundwater heat pump unit associated with radiant floor heating.中國知網(wǎng).2023-09-06
工業(yè)余熱的回收利用研究.ResearchGate.2023-08-31