地板供暖技術(shù)推廣中尚需研究解決若干問題

1、摘要就目前地板供暖迅速普及發(fā)展中所遇到的幾個重要技術(shù)關(guān)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(fā)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(tǒng)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(jié)構(gòu)問題。文中還對地板采暖的節(jié)能問題進行了初步分析。關(guān)鍵詞地板供暖 一、前言低溫?zé)崴匕遢椛涔┡且环N優(yōu)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(shè)了低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)，這一數(shù)字在加拿大為65%，瑞士為48%，德國為41%，法國為20%，日本把低溫?zé)崴匕遢椛涔┡?dāng)成提高人們居住質(zhì)量的舉

2、措，未設(shè)置低溫?zé)崴匕遢椛涔┡淖≌^難出售地板供暖。在我國北方也已呈迅猛發(fā)展之勢。關(guān)于地板供暖的優(yōu)越性，文獻中已有大量論述。在研究方面，國內(nèi)外都已做了大量的工作。關(guān)于設(shè)計也已有了一些地方標準、企業(yè)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(nèi)關(guān)于這種采暖方式的研究仍然不夠深入，不夠系統(tǒng)，還有一些主要的技術(shù)環(huán)節(jié)理論上不清晰，實踐中缺少可靠依據(jù)。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(yè)標準中許多內(nèi)容是互相照搬，追根溯源，并沒有足夠的研究基礎(chǔ)作為依據(jù)。特以此文將這些問題提出來，并提出初步看法，與同行商榷。二、地板表面

3、的發(fā)熱量問題地板表面的發(fā)熱量是設(shè)計中最主要的參數(shù)之一。對這一問題，國內(nèi)外都已開展過大量的研究。然而這些研究仍然顯得不足。有些研究在進行傳熱過程的數(shù)值模擬時，反地板表面邊界條件中的對流換熱系數(shù)及當(dāng)量輻射換熱系數(shù)取為了定值，而實際上它們是地板表面溫度和室溫的函數(shù)。另外許多研究只是針對某一結(jié)構(gòu)進行數(shù)值計算或?qū)嶒?，而實際上種種沒的地板結(jié)構(gòu)有著不同的傳熱性能。目前諸多地方與企業(yè)標準中的地板發(fā)熱量計算表格大都源自文獻1，據(jù)筆者了解，這些表格源自于國外，國內(nèi)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(jù)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(nèi)

4、有所變化，而且有不同管徑的交聯(lián)聚乙烯管可以選取，但發(fā)熱量卻都用一個表查取，顯然是不確切的；2）表中數(shù)據(jù)表明，發(fā)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(shù)據(jù)過于保守造成的；3）標準中只有關(guān)于地面散熱量的表格數(shù)據(jù)，沒有計算公式，當(dāng)?shù)匕褰Y(jié)構(gòu)尺寸與表中規(guī)定數(shù)據(jù)不符時，設(shè)計者將無所適從。地板表面的發(fā)熱量q與管徑d、覆蓋層（含水量填充、找平與裝修層）材質(zhì)與厚度、水溫ts、室溫tf及管間距s等諸多因素有關(guān)，即 (1)式中：δi-地面結(jié)構(gòu)中各層的厚度，λi-地面結(jié)構(gòu)中各層的導(dǎo)熱系數(shù)。筆者已從上式出發(fā)，對地板發(fā)熱過程中的導(dǎo)熱、對流與輻射問題已

5、經(jīng)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(guān)于地板板體地面散熱量的計算表格以及總結(jié)出當(dāng)量導(dǎo)熱熱阻方面的簡易實驗公式，這些成果容另文介紹。三、地板加熱負荷的確定問題一般而言，地板供暖的設(shè)計加熱負荷應(yīng)該根據(jù)房間熱負荷得出，后者是根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)散熱損失計算得出的。然而在設(shè)計實踐中仍然遇到一些值得研究解決的問題。1 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(shè)覆蓋率為A，則 （2）式中：q-房間熱負荷，q-地板的設(shè)計加熱負荷。問題是在進行住宅地板供暖設(shè)計時無法預(yù)知各家各戶覆蓋率為多少，覆蓋的位

6、置在哪里，當(dāng)不可預(yù)知的家具覆蓋率有較大差別時，勢必引起室溫不一致。地板供暖的一個優(yōu)點為，可方便的進行單戶、甚至單室調(diào)節(jié)，同時還可以進行中央調(diào)節(jié)。若實現(xiàn)了單戶計量按用熱量收費，那么我們可以給地板設(shè)計一個大的加熱能力，實際運行時用戶可自行調(diào)節(jié)，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(guī)定的室內(nèi)設(shè)計溫度。這個問題，筆者認為應(yīng)該取下述措施解決。1）應(yīng)大力推廣單戶按用熱量收費，采用地板供暖時，水系統(tǒng)的平衡條件比散熱器系統(tǒng)好得多；。2）不能單

7、戶計量時，應(yīng)在發(fā)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。2 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(jù)對流與輻射的計算，當(dāng)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(nèi)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(shù)采暖熱源，供應(yīng)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(fā)熱能力就遠遠地大于房間熱負荷。水溫高于設(shè)計值，房間過熱或超標準用熱的情況屢屢發(fā)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(huán)節(jié)，避免超標準用熱。四 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(jié)構(gòu)要求不統(tǒng)一。文獻1規(guī)定加熱管以上的填充層厚度不應(yīng)小于30mm，其附表中選取的模型結(jié)構(gòu)為填充層厚度為60mm，而文獻2中指出填充層厚度應(yīng)為3040mm。從填充層的功能來看