老黃講干式地暖之三十:提高地暖熱品質(zhì)的關(guān)鍵是做好均熱而不是蓄熱!
地暖發(fā)展至今,有關(guān)地暖技術(shù)的定義、分類和應(yīng)用規(guī)范等,在《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ 142- 2012和《地面輻射供暖系統(tǒng)施工安裝》圖集12K 404中,都已做了非常明確的規(guī)定,可仍有部分暖通人,存在對地暖知識(shí)的模糊認(rèn)識(shí)甚至誤解,當(dāng)然有些網(wǎng)上說法是個(gè)別輔材企業(yè)故意為之,最典型的是“地暖蓄 熱說”,片面夸大了地暖的蓄熱特性,認(rèn)為“地暖一定要蓄熱、地暖不蓄熱就不舒適不穩(wěn)定、蓄熱地暖更成熟、地暖蓄熱更省錢”等錯(cuò)誤說法,從而誤導(dǎo)少數(shù) 南方業(yè)主為裝地暖被迫抬高防盜門、砸地面等勞民傷財(cái)?shù)南拐垓v,安裝使用后才發(fā)現(xiàn)是被忽悠了,于是業(yè)主抱怨一大堆,“施工麻煩、地板不夠熱、費(fèi)用高、線管不能維修”等,傷害了南方地暖的口碑。
本文重點(diǎn)分享提高地暖熱舒適度的關(guān)鍵是做好均熱,而不是蓄熱!
一、地暖標(biāo)準(zhǔn)中只明確了均熱而沒有規(guī)定蓄熱
在《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ 142-2012中,明確了地暖的定義是“以溫度不高于60℃的熱媒,用埋置于地面以下均熱層的加熱管或加熱電纜等,均勻加熱整個(gè)地面,通過地面以輻射和對流的熱傳遞方式向室內(nèi)供熱的一種供暖方式”。按熱媒介質(zhì)分為水地暖和電地暖兩類,按鋪設(shè)結(jié)構(gòu)分為濕式地暖和干式地暖兩種。
地暖標(biāo)準(zhǔn)中對水泥回填層的功能界定是保護(hù)地暖管和均勻傳熱兩點(diǎn),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、干式地暖用鋁板鋁箔 等均熱。
所以,所謂地暖蓄熱說是一種沒有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的 口頭說法,蓄熱只是地暖在熱傳導(dǎo)過程中的熱堆積現(xiàn)象,任何材料都有蓄熱特性,濕式地暖的蓄熱量較大、干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(shù)要求都會(huì)很高,不在本文討論范圍。
二、地暖的工作原理本身不需要蓄熱、提高均熱能力是關(guān)鍵
地暖的工作原理:通過地暖均熱層,把發(fā)熱管的熱量均勻傳導(dǎo)給地面,由地面通過輻射和對流的方式給房間提供舒適采暖。發(fā)熱地面構(gòu)成地暖輻射面,地面溫度決定房間溫度。
從地暖工作原理中可看出:地暖是熱輻射、熱傳導(dǎo)和熱對流三種方式共存的結(jié)果,地暖管與均熱層之間是熱傳導(dǎo),加熱房間過程是熱輻射和空氣自然對流,整個(gè)過程和蓄熱并無技術(shù)關(guān)聯(lián)!地暖工作原理中也無蓄熱層的技術(shù)要求,蓄熱只是地暖均熱過程中 的熱堆積現(xiàn)象,干式地暖和濕式地暖工作原理相同,只是對均熱層和保溫層材料的技術(shù)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(xiàn)場澆注、用混泥土做均熱層,貼地磚總成厚度不低于11cm、鋪地板8.5cm;干式地暖采用3cm預(yù)制溝槽鋁板保溫模塊、嵌入16地暖管鋪裝,用鋁板做均熱層,貼地磚總成厚度不低于7cm、鋪地板4.5cm,干式 地暖蓄熱量小,鋁板的均熱能力強(qiáng),導(dǎo)致地暖升溫快、表面溫度高、向下傳熱損失小,厚度薄施工簡單,達(dá)到既舒適又節(jié)能的采暖目的。
所以,提高地暖結(jié)構(gòu)層的均熱能力是提高地暖熱舒適度的關(guān)鍵!
圖為環(huán)境地面溫度26℃時(shí),在45℃水溫下,干式地暖模板空氣均熱層、濕式地暖水泥均熱層、干式地暖模塊鋁板均熱層的地板表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù),三種導(dǎo) 熱率均熱層的地暖效果差異很明顯!
三、過度蓄熱對現(xiàn)有濕式地暖和干式地暖的負(fù)面影響
地暖蓄熱是地暖在均熱過程中的熱堆積現(xiàn)象, 適度蓄熱可以提高地暖表面的均勻度,所以,做好地暖其實(shí)是做好均熱和蓄熱的平衡設(shè)計(jì)。如過度強(qiáng)調(diào)蓄熱,將給地暖系統(tǒng)帶來負(fù)面隱患:普通濕式地暖蓄熱過大,就是水泥回填層過厚,將導(dǎo)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(jié)能;干式地暖如蓄熱量過大,會(huì)導(dǎo)致保溫板受熱揮發(fā)甲二苯等有害物質(zhì),增大熱阻而降低寶貴的地暖效果,所以,普通地暖強(qiáng)調(diào)蓄熱顯然是不科學(xué)的!
過度蓄熱是會(huì)給地暖帶來負(fù)面隱患的,這應(yīng)該是地暖標(biāo)準(zhǔn)中不規(guī)定蓄熱的主要技術(shù)原因。
四、提高地暖熱品質(zhì)及均熱能力的兩種方法
按地暖標(biāo)準(zhǔn)定義和原理,地暖結(jié)構(gòu)層是指包含面層在內(nèi)的復(fù)合結(jié)構(gòu)層,在相同水溫下,提高地暖熱舒適度的關(guān)鍵是提高地暖結(jié)構(gòu)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(zhì)下,提高傳熱面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制約,找出優(yōu)化的管直徑和管間距,在相同水溫下提高地暖結(jié)構(gòu)層的均熱能力,從而提高低水 溫地暖的熱舒適度,這其實(shí)是毛細(xì)管濕式地暖的技術(shù)依據(jù)。在水泥回填濕式地暖中,采用毛細(xì)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(diǎn) 是管徑小水阻力大,環(huán)路過多且不可維修。干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,將干式地暖16管間距做到12cm,可將40℃ 低水溫地暖表面溫度提高到28℃以上,很好解決冷凝爐、天氟地水等低揚(yáng)程設(shè)備的高效節(jié)能地暖問題。
2、提高均熱層導(dǎo)熱率
在相同水溫和間距下,提高均熱層導(dǎo)熱率可大幅提高地暖均熱能力,均熱層的導(dǎo)熱率越大其熱傳導(dǎo)量越大,地面溫度就相對越高,表面溫度越高輻射出的熱量就越大,通過地面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(shí)就是鋁板干式地暖的技術(shù)依據(jù)。鋁板導(dǎo)熱率的237W/(m·K)、 混泥土導(dǎo)熱率是1.28 W/(m·K)、而空氣導(dǎo)熱率是 0.024 W/(m·K),鋁板相對混泥土導(dǎo)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,干 式地暖平均比濕式地暖表面溫度提高5℃、房間提高 3℃;表面升溫時(shí)間由240分鐘縮短為30分鐘,可即開 即用行為節(jié)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(jié)能30%左右;地面厚度降低 4cm,省去了南方地暖業(yè)主抬高防盜門的麻煩。干式地暖可即開即用,更加適合南方間歇采暖地區(qū)。