发热电缆地暖系统功率参数简析

    1引言
    发热电缆地面辐射供暖系统是通过埋设在地面下的发热电缆通电发热后来工作的采暖系统，整个系统末端由发热电缆、温控器等电器设备构成。
    在民用建筑上该系统一般以每个屋子作为单独的控制单元，通过设置在每个房间的温控器自动智能控制该区域的侧变。发热电缆的工作形式为断续运行。
    发热电缆的功率一般在3.5kW以内，温控器的额定功率一般也在3.5kW，是和发热电缆相匹配的。民用建筑的每个房间都需要一套甚至多套系统来进行加 热，对于单户、一个单元或者整栋楼来说，由于本身需要多套系统，而每套系统的工作是由温控器自动控制的，也就产生了同时使用的问题，这就需要设计同时使用 系数。
    设计功率和安装功率的关系影响着发热电缆地面辐射供暖系统的采暖效果和初投资；用电负荷和变压器额定功率的选择就要考虑到同时使用系数。因此在不同的情况下合理选择系统功率参数是需要注意的问题。

    2设计功率和安装功率
    2.1设计功率Ws
    设计功率是暖通工程师考虑到建筑的实际情况后，根据暖通热负荷计算方法，按照每个房间分别进行热负荷计算，并考虑到各种不利条件（风力、高度、地面材料等）的影响后，计算出来的采暖热负荷：
    Ws＝k×ε×F×（tn－tw）x×a
式中k一传热系数，W/(m2•℃)；ε一传热系数的修正系数；F一该面围护物的散热面积，m2；tn一室内空气计算温度，℃；tw一室外供暖计算温度，℃；a一其他修正系数。
    在进行计算时，其他修正系数须根据朝向、风力、是否与外界直接接触等因素进行相应的调整。
    2.2安装功率Wa
    安装功率是以设计功率为依据，根据选择的发热电缆的品牌、型号的不同，按照每个房间的设计功率选择发热电缆后的发热电缆的平均安装功率。
    发热电缆为成型采暖设备，不能进行裁剪。发热电缆的功率为多种，一般选择时根据设计功率选择相近的型号即可。
    按照经验方法一般设备的选择都是功率大于或者等于设计功率的，所以安装功率和设计功率的关系为：Wa≥Ws。

    3用电负荷和变压器额定功率
    3.1用电负荷We
    用电负荷是为整个采暖区域的照明、空调、采暖、电器等用电设备正常工作综合匹配的，而发热电缆地面辐射供暖系统只是其中的一个负荷，对于单户来讲：We＞Wa；对于多户或者整个小区需要按照相关电气规范计算后确定。
    在发热电缆地面辐射供暖工程中，电气负荷在原用电负荷基础上，增加采暖用电负荷，并按供暖建筑面积及户数选取需用系数，计算公式如下：
    We=（Wy＋Wa)Kx
    We≥Wh
式中Wy一原设计用电负荷性活用电负荷），W/m2；
    Wa一电采暖用电负荷密度（单位面积安装功率），W/m2；
    Kx一需要系数，见表1；
    Wh一采暖设计安装总功率，kW；
    We一计入采暖负荷后，电气计算总功率，kW

    3.2变压器额定功率Wb
    为了满足整个小区的电气使用功能选择的变压器的铭牌功率。该参数的选择依据是用电负荷，一般情况下：Wb＞we。

    4各种功率关系及处理方法
    4.1整栋楼内个别住户及小型别墅采用时
    这种情况一般是建筑已经竣工，用电负荷已经确定，由业主进行后期的装修时选用的系统，在此情况下配电步骤分为：
    (1)按照分户计量要求计算各个房间的热负荷；
    (2)按照电缆品牌皮参数表选择发热电缆后计算出安装功率；
    (3)如果用电负荷减去生活负荷后大于安装功率，则可以直接按照电气标准配置后进行安装使用
    (4)如果用电负荷减去生活负荷后小于安装功率但是大于80％的安装功率，即可以直接按照电气标准配置后进行安装使用，也可以增加用电负荷后使用。但是直 接安装后在使用的时候，初次同时开启的电缆功率不能大于80％的安装功率；也可以在系统中增加功率匹配器，使同时使用的功率值不会超出给定的值，避免出现 危险；
    (5)如果用电负荷减去生活负荷后小于80％的安装功率，就必须增加用电负荷后使用；
    (6)对于此类情况用户一般不需要考虑变压器额定功率。
    4.2新建住宅楼等大型建筑整体或者大部分采用时
    (1)按照分户计量要求计算各个房间的热负荷；
    (2)按照电缆品牌及参数表选择发热电缆后计算出每户的电采暖安装功率；
    (3)每户按照累加的方式计算出户用电负荷，即生活用电功率加上该户的电采暖安装功率；
    (4)根据该建筑的户数或者面积数量，结合使用功能，选择同时使用系数；
    (5)根据公式We= (Wy+Wa)×Kx计算出用电负荷；
    (6)根据计算出的用电负荷，确定该建筑的变压器规格即额定功率，选择原则为：Wb≥We×80%×S(S为建筑物面积)；
    (7)变压器的选择一般可考虑选择多台，以增加配电系统的安全系数。

    5设计实例
    建筑面积为65m2拟铺设发热电缆，该单户原安装电表为20(40)A，AC220V电表，准备安装区域为客厅、主卧和次卧。该栋楼每层8户，共14层，112户。
    5.1个别户安装设计分析
    (1)按照热负荷计算方法计算出主卧、次卧和客厅的热负荷为：985W ,670W和1182W；
    (2)依次选择电缆型号如下：TXLP/11000；TXLP/1700；TXLP/11200，则总安装功率为2900W；
    (3)该户实际电器生活用电功率分析为：电视约200W、冰箱约150W、电脑约300W、洗衣机约700W，电热水器约2500W，等总功率为3.8kW左右，照明及其他小家电功率约为1kW，则总生活用电最大约为4.8kW，即原设计用电负荷为4.8kW；
    (4)按照该户电表规格计算最大供电量为40×220=8.8kW，即用电负荷为8.8kW；
    (5)而Wy+Wa=7.7＜We，即可直接安装使用；
    (6)当We＜7.7×0.8=6.2kW时，需要增加用电负荷后使用。
    5.2整栋楼需要安装设计分析
    (1)各户配置及分析同上；
    (2)主楼进线为AC380 V，连接户数为112户，按照以上《需用系数（Kx）取值表》选用系数为0.45；
    (3)根据We=(Wr+Wa)•Kx，则整楼用电负荷为112×7.7×0.45=388kW；
    (4)以388kW为依据即可选取变压器型号。

    6结论
    通过以上的分析可以看出，发热电缆地面辐射供暖系统的功率参数是比较复杂的，但是设计功率和安装功率对于确定的建筑是不会变化的，而用电负荷和变压器额定功率则是随着建筑、使用功能、是否全部采暖等因素变化的。
    随着发热电缆地面辐射供暖系统的应用范围的扩大，这些配电方面的问题也逐步显示出来了，在以后的设计和应用当中应该分门别类对待这些问题，为用户提供一个性价比更高的、舒适的采暖系统。