標簽： 技術推廣
地板供暖技術推廣中尚需研究解決的若干問題
摘要 就目前地板供暖迅速普及發展中所遇到的幾個重要技術關鍵問題進行初步探討，提出一些解決問題的方法及建議。這些問題包括：地板表面的發熱量計算問題，房間熱負荷問題，填充層的最佳厚度問題，與散熱器不系統共用熱源問題，與地板供暖配套的地面裝修層定型方案以及承壓保溫地面層結構問題。文中還對地板采暖的節能問題進行了初步分析。關鍵詞 地板供暖 一、前言 低溫熱水地板輻射供暖是一種優良的房間加熱方式，在世界各地擁有眾多用戶。至1994年為止，韓國約有85%的住宅建筑裝設了低溫熱水地板輻射供暖系統，這一數字在加拿大為65%，瑞士為48%，德國為41%，法國為20%，日本把低溫熱水地板輻射供暖當成提高人們居住質量的舉措，未設置低溫熱水地板輻射供暖的住宅較難出售地板供暖。在我國北方也已呈迅猛發展之勢?！ ￡P于地板供暖的優越性，文獻中已有大量論述。在研究方面，國內外都已做了大量的工作。關于設計也已有了一些地方標準、企業標準，國家標準正在修訂之中。然而，筆者在親身從事的大量工程實踐中，感到目前國內關于這種采暖方式的研究仍然不夠深入，不夠系統，還有一些主要的技術環節理論上不清晰，實踐中缺少可靠依據。反映到目前的一些標準中使人感到還遠遠沒有散熱器采暖那樣成熟。目前在已有的諸多地方標準與企業標準中許多內容是互相照搬，追根溯源，并沒有足夠的研究基礎作為依據。特以此文將這些問題提出來，并提出初步看法，與同行商榷?！ 《?、地板表面的發熱量問題 地板表面的發熱量是設計中最主要的參數之一。對這一問題，國內外都已開展過大量的研究?！ ∪欢@些研究仍然顯得不足。有些研究在進行傳熱過程的數值模擬時，反地板表面邊界條件中的對流換熱系數及當量輻射換熱系數取為了定值，而實際上它們是地板表面溫度和室溫的函數。另外許多研究只是針對某一結構進行數值計算或實驗，而實際上種種沒的地板結構有著不同的傳熱性能?！ ∧壳爸T多地方與企業標準中的地板發熱量計算表格大都源自文獻[1]，據筆者了解，這些表格源自于國外，國內沿沒有人對這些表格的正確性與實用性進行校核與考查。據筆者的有限元分析與計算，認為這些表格存在如下問題：1）實際工程中填充層厚度有爭議，其值人在一個范圍內有所變化，而且有不同管徑的交聯聚乙烯管可以選取，但發熱量卻都用一個表查取，顯然是不確切的；2）表中數據表明，發熱量隨管間距增大而減少，其趨勢是正確的，但減少的幅度不夠，這可能由于填充層選的過厚，數據過于保守造成的；3）標準中只有關于地面散熱量的表格數據，沒有計算公式，當地板結構尺寸與表中規定數據不符時，設計者將無所適從?！ 〉匕灞砻娴陌l熱量q與管徑d、覆蓋層（含水量填充、找平與裝修層）材質與厚度、水溫ts、室溫tf及管間距s等諸多因素有關，即 (1) 式中：δi--地面結構中各層的厚度，λi--地面結構中各層的導熱系數?！ 」P者已從上式出發，對地板發熱過程中的導熱、對流與輻射問題已經進行了大量的有限元分析與計算，對上式中諸多變量的種種可能組合，計算并得到了大量新的關于地板板體地面散熱量的計算表格以及總結出當量導熱熱阻方面的簡易實驗公式，這些成果容另文介紹?！ ∪?、地板加熱負荷的確定問題 一般而言，地板供暖的設計加熱負荷應該根據房間熱負荷得出，后者是根據圍護結構散熱損失計算得出的。然而在設計實踐中仍然遇到一些值得研究解決的問題?！ ? 家具的覆蓋率問題 被貼地家具（如實底床、實底柜等）覆蓋的地板表面，其上部熱阻近乎無窮大，該面積基本上可視為不散熱，設覆蓋率為A，則 ?。?） 式中：q′--房間熱負荷， q--地板的設計加熱負荷?！ 栴}是在進行住宅地板供暖設計時無法預知各家各戶覆蓋率為多少，覆蓋的位置在哪里，當不可預知的家具覆蓋率有較大差別時，勢必引起室溫不一致?！ 〉匕骞┡囊粋€優點為，可方便的進行單戶、甚至單室調節，同時還可以進行中央調節。若實現了單戶計量按用熱量收費，那么我們可以給地板設計一個大的加熱能力，實際運行時用戶可自行調節，但若仍是按面積收費，則問題就會很大。假如對水溫進行嚴的中央控制，則在照顧大覆蓋率的房間用戶，保證其可達到18℃時，會給覆蓋率小的用戶以超標準用熱的方便條件：若按小覆蓋率的情況控制供水溫度，大覆蓋率房間就達不到規定的室內設計溫度。這個問題，筆者認為應該取下述措施解決。1）應大力推廣單戶按用熱量收費，采用地板供暖時，水系統的平衡條件比散熱器系統好得多；。2）不能單戶計量時，應在發給用戶的地板供暖的使用說明中，對地板面積的覆蓋率加以限定?！ ? 可能的房間過熱或超標準用熱問題 與散熱器采暖不同，較大的地板加熱面積對房間個有巨大的加熱能力。根據對流與輻射的計算，當采暖單位面積熱指標為60w/m2，若地面為大理石，管間距s=300mm，管徑d=16mm，填充層厚δ3=50mm時供回水平均為40℃，室內溫度18℃,單位面積熱指標就可達到84 w/m2，超過采暖單位面積熱指標。而且實際上絕大多數采暖熱源，供應更高水溫的水都毫無困難。而且目前在地板供暖的推廣時期，各廠家很少有將管間距安排為300mm的，多為200mm。這樣，地板的發熱能力就遠遠地大于房間熱負荷。水溫高于設計值，房間過熱或超標準用熱的情況屢屢發生。為解決這一問題筆者建議：1）盡量實行單戶計量；2）在運行中加強對水溫的中央控制環節，避免超標準用熱?！ ∷?填充層及找平層的厚度問題 由于我國的國家標準還沒有出臺，各地方標準因參考的國外標準不同而對地板板體的結構要求不統一。文獻[1]規定加熱管以上的填充層厚度不應小于30mm，其附表中選取的模型結構為填充層厚度為60mm，而文獻[2]中指出填充層厚度應為30～40mm。從填充層的功能來看，其主要目的是保護加熱盤管、使地板表面溫度均勻、增加熱穩定性等，它的厚度不僅與地板的散熱量有關，而且還直接影響到建筑層高、設計荷載和初投資。其取值應取決于所選管材、管徑及對該問題的經濟分析、技術分析及優化。
