预制式超薄低温地暖板供暖温度特性实验研究

预制式超薄低温地暖板简称为薄型地暖，与传统的地板供暖方式相比，具有诸多优点，如施工方便、干净卫生、不占用房间使用面积、便于装修和家具布置，以及易于实现分户计量等。目前，薄型地暖已广泛应用于民用住宅建筑供暖工程中，正逐渐成为暖通行业中一种新型的供暖方式。为了研究该系统的热工性能及供暖基本规律，为设计、施工和运行等提供必要的实验数据，本文对某典型办公室内薄型地暖系统进行了实验研究，以了解其实际供暖情况，进一步验证薄型地暖的优越性。

预制式超薄低温地暖板制作工艺简单，板的构造是将聚乙烯PERT管道镶嵌在苯板（聚苯乙烯泡沫塑料保温层）里面，板总厚度仅为12mm，预制板内加热管的管间距统一为75mm。预制式超薄低温地暖板的外形如图1所示，其木装饰面层结构剖面图见图2，其中包括特制200 g/m²的金属铝片面层、带凹槽容重为35 kg/m³的苯板、镶嵌在保温层内的尺寸为De 7.2×1.1 mm的PERT塑料加热管和二级分水器，其主体部分的材料采用的是大吨位铜铸造锻压件和11 mm厚的复合木龙骨等^[1]。

图1预制式超薄低温地暖板外形     图2 预制式超薄低温地暖板木装饰面层结构剖面图

由于此种地暖板是工厂预制产品，施工比较方便，不需要进行混凝土回填层的湿作业，因此也称为干式地面辐射供暖。由于苯板的可拼凑性，预制式的地暖板可有多种规格，施工时可按铺设面积的大小随意组合装配，以便保证足够的有效供暖面积。

图3给出了预制式超薄低温地暖板的铺设示意图。办公室建筑面积约为96 ㎡，房间四周墙面以及顶面均作保温层，预制式超薄低温地暖板的铺设方式是先在结构楼板层上铺设一层保温层，再铺设预制式超薄低温地暖板，然后加3～ 5 cm以上的混凝土，最后贴上木地板。

图3 预制式超薄低温地暖板铺设示意图

预制式超薄低温地暖板供暖房间的系统供水温度约为35～45 ℃，工作压力小于0.7 MPa。供暖热源采用空气源热泵，经过空气源热泵加热的水先通过室外的保温水箱，然后再由水箱供到室内辐射板。实验中，水平方向共布置了22个温、湿度测点，测点布置如图4所示；竖直方向每隔0.5 m布置1个测点，如图5所示。实验主要测量了室内空气温度、相对湿度、室外空气温度、地板及围护结构表面温度、供回水温度，以及地板表面热流量等。空气温、湿度采用ZDR-20型温、湿度记录仪测量；围护结构表面温度采用铜-康铜热电偶探头及红外测温仪测量；热流密度通过热流板直接贴于地面，外加防辐射罩进行测量，热流板与EN880系列无纸记录仪连接记录并存储数据。实验前，用干湿通风仪对温、湿度记录仪进行了标定，误差绝对值不超过0.3 ℃.

图4 预制式超薄低温地暖板供暖房间水平方向测点布置 图5预制式超薄低温地暖板供暖房间竖直方向测点布置

图6给出了供暖房间地板表面温度分布，由图可知，地面温度分布比较均匀，平均约为27 ℃，符合人体卫生舒适的需要。地板表面最高温度是有关人体热舒适条件的一个重要参数，测试值为29.8 ℃，人体热感觉稍热；局部测点出现较低的温度为19 ℃，这与地暖板的铺设结构有关。房间中央比较密集，铺设比较均匀，温差很小，但在房间边缘区域，如测点3、6、7和18等，地暖板铺设相对中央不够集中，距离热源较远，相对于低温的室外环境产生了较强的换热，造成了较大的热量散失。因此，加强边缘区域的保温可在一定程度上降低热损失。

图6 供暖房间地板表面温度分布

表1给出了围护结构温度和室内、外气温度的关系，由表可知，地暖板供暖能给人以“脚暖头凉”的感觉^[2-3]，满足人体的热舒适要求。在地暖板供暖时，围护结构表面温度与室内空气温度相差很小，最大温差仅为1.97 ℃。同时，垂直方向温度变化差别很小，不会造成脚部过热、头部过凉的不舒适感。

表1 围护结构温度和室内、外空气温度实验结果 ℃

预制型超薄低温地暖板供暖与传统的地板辐射供暖相比，施工简单，能达到同样的舒适效果。与散热器供暖和空调供暖相比，地暖板供暖以辐射换热为主，提高了围护结构的温度，增强了人体的热舒适。另外，由于辐射供热条件下的围护结构表面温度高于空调和散热器供暖方式的相应值，室内设计温度相应可低1～3 ℃，相对节能。

预制式超薄低温地暖板供暖由于铺设方便，组合灵活，地板下的铺设板覆盖率可达80%以上，因此室内的温度分布比较均匀。图7和图8分别给出了室内水平和竖直方向的温度分布，由图可知，此种供暖方式水平方向上的空气温、湿度梯度小，室内温、湿度场分布均匀，不会出现空调供暖方式中的局部过热和过冷的现象。同时，竖直方向空气温度为负温度梯度^[4]，差值小，人体舒适度较高。

图7 各测点室内空气温、湿度水平方向分布(1.5m高度处) 图8 室内空气竖直方向温度分布(测点9处)

实验对地面热流密度进行测试，由于预制式超薄低温地暖板厚度仅为12 mm，其上覆盖3~5 cm以上的混凝土，最后贴上木地板，所以导热系数较小。另外，由于塑料管间距较大，发现热流密度大部分为正，局部为负值，即大部分热流方向为从地面传向室内空气，但有的区域是由室内空气传向地板。由地面传向空气的散热热流密度约为35.1 W/㎡，由空气传向地面的约为7.9 W/㎡。

1）预制式超薄低温地暖板供暖系统由于室内壁面温度的提高，可减少人体对周围环境冷辐射，从而提高了人体舒适感。

2）预制式超薄低温地暖板供暖系统的水平、竖直方向温度梯度小，室内温、湿度场分布均匀，竖直方向形成负温度梯度，符合人体热舒适的要求。

3）预制式超薄低温地暖板的结构简单、便于施工，同时由于降低了室内设计温度，具有较好的经济性和节能性。

[1] 龚光彩，周敏锐，徐春雯.薄型低温地暖板采暖舒适性及节能性实测分析[J].湖南大学学报（自然科学版）, 2009，12（36）:156～160.

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