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提高地暖熱舒適度的關鍵是做好均熱,而不是蓄熱!
- 2020-12-02-

       地暖發展至今,有關地暖技術的定義、分類和應用規範等,在地暖標準JGJ142-2012和施工標準圖集12K404中,都已做了非常明確的規定,可仍有部分暖通人,存在對地暖知識的模糊認識甚至誤解,當然有些網上說法是個別輔材企業故意為之,最典型的是“地暖蓄熱說”,片麵誇大了地暖的蓄熱特性,認為“地暖一定要蓄熱、地暖不蓄熱就不舒適不穩定、蓄熱地暖更成熟、地暖蓄熱更省錢等錯誤說法”,從而誤導南方業主為裝地暖被迫抬高防盜門、砸地麵等勞民傷財的瞎折騰,安裝使用後才發現是被忽悠了,於是業主抱怨一大堆,“施工麻煩.地板不夠熱.費用高.線管不能維修”等,從而傷害了南方地暖的口碑。本文重點分享提高地暖熱舒適度的關鍵是做好均熱,而不是蓄熱! 

  一、地暖標準中隻明確了均熱而沒有規定蓄熱 

  在地暖標準JGJ142中,明確了地暖的定義是“以溫度不高於60℃的熱媒,用埋置於地麵以下均熱層的加熱管或加熱電纜等,均勻加熱整個地麵,通過地麵以輻射和對流的熱傳遞方式向室內供熱的一種供暖方式”。按熱媒介質分為水地暖和電地暖兩類,按鋪設結構分為濕式地暖和幹式地暖兩種。 

  地暖標準中對水泥回填層的功能界定是保護地暖管和均勻傳熱兩點,從來沒有蓄熱功能的描述,也沒有地暖蓄熱層的定義。而對地暖均熱層有明確定義:濕式地暖用混泥土填充層均熱、幹式地暖用鋁板鋁箔等均熱。 

  所以,所謂地暖蓄熱說是一種沒有標準依據的口頭說法,蓄熱隻是地暖在熱傳導過程中的熱堆積現象,任何材料都有蓄熱特性,濕式地暖的蓄熱量較大、幹式地暖的蓄熱量較小。真正的蓄熱地暖將對加熱體耐溫、保溫及蓄熱材料技術要求都會很高,不在本文討論範圍。 

  二、地暖的工作原理本身不需要蓄熱 均熱能力是關鍵 

  地暖的工作原理:通過地暖均熱層,把發熱管的熱量均勻傳導給地麵,由地麵通過輻射和對流的方式給房間提供舒適采暖。發熱地麵構成地暖輻射麵,地麵溫度決定房間溫度。 

  從地暖工作原理中可看出:地暖是熱輻射、熱傳導和熱對流三種方式共存的結果,地暖管與均熱層之間是熱傳導,加熱房間過程是熱輻射和空氣自然對流,整個過程和蓄熱並無技術關聯!地暖工作原理中也無蓄熱層的技術要求,蓄熱隻是地暖均熱過程中的熱堆積現象,幹式地暖和濕式地暖工作原理相同,隻是對均熱層和保溫層材料的技術要求不同,濕式地暖通常采用2CM普通保溫板、20地暖管輔材和5CM水泥回填現場澆注.用混泥土做均熱層,貼地磚總成厚度不低於11CM.鋪地板8.5CM;幹式地暖采用3CM預製溝槽鋁板保溫模塊、嵌入20地暖管鋪裝,用鋁板做均熱層,貼地磚總成厚度不低於7CM.鋪地板4.5CM,幹式地暖蓄熱量小,鋁板的均熱能力強,導致地暖升溫快、表麵溫度高、向下傳熱損失小,厚度薄施工簡單,達到既舒適又節能的采暖目的。所以,提高地暖結構層的均熱能力是提高地暖熱舒適度的關鍵!

  圖為環境地麵溫度26℃時,在45℃水溫下,幹式地暖模板空氣均熱層、水泥地暖水泥均熱層、幹式地暖模塊鋁板均熱層的地板表麵溫度實測數據,三種導熱率均熱層的地暖效果差異很明顯!

 

  三、過度蓄熱對現有濕式地暖和幹式地暖的負麵影響 

  地暖蓄熱是地暖在均熱過程中的熱堆積現象,適度蓄熱可以提高地暖表麵的均勻度,所以,做好地暖其實是做好均熱和蓄熱的平衡設計。如過度強調蓄熱,將給地暖係統帶來負麵隱患:普通濕式地暖蓄熱過大,就是水泥回填層過厚,將導致地暖升溫過慢、熱阻過大降低地暖溫度、蓄熱過大也降低保溫性能,加大向下傳熱損失而影響節能;幹式地暖如蓄熱量過大,會導致保溫板受熱揮發甲二苯等有害物質,增大熱阻而降低寶貴的地暖效果,所以,普通地暖強調蓄熱顯然是不科學的!過度蓄熱是會給地暖帶來負麵隱患的,這應該是地暖標準中不規定蓄熱的主要技術原因。 

  四、提高地暖熱舒適度及均熱能力的兩種方法 

  按地暖標準定義和原理,地暖結構層是指包含麵層在內的複合結構層,在相同水溫下,提高地暖熱舒適度的關鍵是提高地暖結構層的均熱能力,提高地暖均熱能力的方法主要有以下兩種: 

  1.減少盤管間距:相同均熱介質下,提高傳熱麵積可有效提高均熱能力,即減少地暖盤管的間距,受地暖管最小彎曲半徑和水阻力製約,找出優化的管直徑和管間距,在相同水溫下提高地暖結構層的均熱能力,從而提高低水溫地暖的熱舒適度,這其實是毛細管濕式地暖的技術依據。在水泥回填濕式地暖中,采用毛細管提高低溫空氣源熱泵地暖溫度是目前市場上的常用方法,缺點是管徑小水阻力大,環路過多且不可維修。幹式地暖減小盤管間距,可更方便地解決低溫水的高效地暖問題,比如,將幹式地暖20管間距做到15CM,可將40℃低水溫地暖表麵溫度提高到28℃以上,很好解決冷凝爐、天氟地水等低揚程設備的高效節能地暖問題。

  2.提高均熱層導熱率:在相同水溫和間距下,提高均熱層導熱率可大幅提高地暖均熱能力,均熱層的導熱率越大其熱傳導量越大,地麵溫度就相對越高,表麵溫度越高輻射出的熱量就越大,通過地麵熱輻射和空氣自然對流的熱量就越多,房間熱舒適度自然就越高,這其實就是鋁板幹式地暖的技術依據。鋁板導熱率的237W/(m.K)、混泥土導熱率是1.28 W/(m.K)、而空氣導熱率是0.024 W/(m.K),鋁板相對混泥土導熱率提高了180多倍,相對空氣提高了近萬倍,這就是以上圖片中三種不同地暖效果差異的根本原因。在相同水溫下,幹式地暖平均比濕式地暖表麵溫度提高5℃.房間提高3℃;表麵升溫時間由240分鍾縮短為30分鍾,可即開即用行為節能;向下傳熱損失由平均25%降至3%,讓地暖在相同使用工況下節能30%左右;地麵厚度降低4CM,省去了南方地暖業主抬高防盜門的麻煩。幹式地暖可即開即用,更加適合南方間歇采暖地區。