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老黄讲干式第30期:提高地暖热舒适度的关键是做好均热,而不是蓄热!

   日期:2020-11-18     来源:中国地暖网    
核心提示:从地暖工作原理中可看出:地暖是热辐射、热传导和热对流三种方式共存的结果,地暖管与均热层之间是热传导,加热房间过程是热辐射和空气自然对流,整个过程和蓄热并无技术关联!
  地暖发展至今,有关地暖技术的定义、分类和应用规范等,在地暖标准JGJ142-2012和施工标准图集12K404中,都已做了非常明确的规定,可仍有部分暖通人,存在对地暖知识的模糊认识甚至误解,当然有些网上说法是个别辅材企业故意为之,最典型的是“地暖蓄热说”,片面夸大了地暖的蓄热特性,认为“地暖一定要蓄热、地暖不蓄热就不舒适不稳定、蓄热地暖更成熟、地暖蓄热更省钱等错误说法”,从而误导南方业主为装地暖被迫抬高防盗门、砸地面等劳民伤财的瞎折腾,安装使用后才发现是被忽悠了,于是业主抱怨一大堆,“施工麻烦.地板不够热.费用高.线管不能维修”等,从而伤害了南方地暖的口碑。本文重点分享提高地暖热舒适度的关键是做好均热,而不是蓄热!
 
  一、地暖标准中只明确了均热而没有规定蓄热
 
  在地暖标准JGJ142中,明确了地暖的定义是“以温度不高于60℃的热媒,用埋置于地面以下均热层的加热管或加热电缆等,均匀加热整个地面,通过地面以辐射和对流的热传递方式向室内供热的一种供暖方式”。按热媒介质分为水地暖和电地暖两类,按铺设结构分为湿式地暖和干式地暖两种。
 
  地暖标准中对水泥回填层的功能界定是保护地暖管和均匀传热两点,从来没有蓄热功能的描述,也没有地暖蓄热层的定义。而对地暖均热层有明确定义:湿式地暖用混泥土填充层均热、干式地暖用铝板铝箔等均热。
 
  所以,所谓地暖蓄热说是一种没有标准依据的口头说法,蓄热只是地暖在热传导过程中的热堆积现象,任何材料都有蓄热特性,湿式地暖的蓄热量较大、干式地暖的蓄热量较小。真正的蓄热地暖将对加热体耐温、保温及蓄热材料技术要求都会很高,不在本文讨论范围。
 
  二、地暖的工作原理本身不需要蓄热.均热能力是关键
 
  地暖的工作原理:通过地暖均热层,把发热管的热量均匀传导给地面,由地面通过辐射和对流的方式给房间提供舒适采暖。发热地面构成地暖辐射面,地面温度决定房间温度。
 
  从地暖工作原理中可看出:地暖是热辐射、热传导和热对流三种方式共存的结果,地暖管与均热层之间是热传导,加热房间过程是热辐射和空气自然对流,整个过程和蓄热并无技术关联!地暖工作原理中也无蓄热层的技术要求,蓄热只是地暖均热过程中的热堆积现象,干式地暖和湿式地暖工作原理相同,只是对均热层和保温层材料的技术要求不同,湿式地暖通常采用2CM普通保温板、20地暖管辅材和5CM水泥回填现场浇注.用混泥土做均热层,贴地砖总成厚度不低于11CM.铺地板8.5CM;干式地暖采用3CM预制沟槽铝板保温模块、嵌入16地暖管铺装,用铝板做均热层,贴地砖总成厚度不低于7CM.铺地板4.5CM,干式地暖蓄热量小,铝板的均热能力强,导致地暖升温快、表面温度高、向下传热损失小,厚度薄施工简单,达到既舒适又节能的采暖目的。所以,提高地暖结构层的均热能力是提高地暖热舒适度的关键!
  图为环境地面温度26℃时,在45℃水温下,干式地暖模板空气均热层、水泥地暖水泥均热层、干式地暖模块铝板均热层的地板表面温度实测数据,三种导热率均热层的地暖效果差异很明显!
 
  三、过度蓄热对现有湿式地暖和干式地暖的负面影响
 
  地暖蓄热是地暖在均热过程中的热堆积现象,适度蓄热可以提高地暖表面的均匀度,所以,做好地暖其实是做好均热和蓄热的平衡设计。如过度强调蓄热,将给地暖系统带来负面隐患:普通湿式地暖蓄热过大,就是水泥回填层过厚,将导致地暖升温过慢、热阻过大降低地暖温度、蓄热过大也降低保温性能,加大向下传热损失而影响节能;干式地暖如蓄热量过大,会导致保温板受热挥发甲二苯等有害物质,增大热阻而降低宝贵的地暖效果,所以,普通地暖强调蓄热显然是不科学的!过度蓄热是会给地暖带来负面隐患的,这应该是地暖标准中不规定蓄热的主要技术原因。
 
  四、提高地暖热舒适度及均热能力的两种方法
 
  按地暖标准定义和原理,地暖结构层是指包含面层在内的复合结构层,在相同水温下,提高地暖热舒适度的关键是提高地暖结构层的均热能力,提高地暖均热能力的方法主要有以下两种:
 
  1.减少盘管间距:相同均热介质下,提高传热面积可有效提高均热能力,即减少地暖盘管的间距,受地暖管最小弯曲半径和水阻力制约,找出优化的管直径和管间距,在相同水温下提高地暖结构层的均热能力,从而提高低水温地暖的热舒适度,这其实是毛细管湿式地暖的技术依据。在水泥回填湿式地暖中,采用毛细管提高低温空气源热泵地暖温度是目前市场上的常用方法,缺点是管径小水阻力大,环路过多且不可维修。干式地暖减小盘管间距,可更方便地解决低温水的高效地暖问题,比如,将干式地暖16管间距做到12CM,可将40℃低水温地暖表面温度提高到28℃以上,很好解决冷凝炉、天氟地水等低扬程设备的高效节能地暖问题。
  2.提高均热层导热率:在相同水温和间距下,提高均热层导热率可大幅提高地暖均热能力,均热层的导热率越大其热传导量越大,地面温度就相对越高,表面温度越高辐射出的热量就越大,通过地面热辐射和空气自然对流的热量就越多,房间热舒适度自然就越高,这其实就是铝板干式地暖的技术依据。铝板导热率的237W/(m.K)、混泥土导热率是1.28 W/(m.K)、而空气导热率是0.024 W/(m.K),铝板相对混泥土导热率提高了180多倍,相对空气提高了近万倍,这就是以上图片中三种不同地暖效果差异的根本原因。在相同水温下,干式地暖平均比湿式地暖表面温度提高5℃.房间提高3℃;表面升温时间由240分钟缩短为30分钟,可即开即用行为节能;向下传热损失由平均25%降至3%,让地暖在相同使用工况下节能30%左右;地面厚度降低4CM,省去了南方地暖业主抬高防盗门的麻烦。干式地暖可即开即用,更加适合南方间歇采暖地区。
 
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