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填充层的厚度对地暖的供暖效果有何影响

更新时间:2020-08-06 点击数:74

地面辐射供暖(简称“地暖”)系统由于在室内自脚底至头部可形成逐渐递减的温度分布结构,从而会给人带来脚暖头凉的舒适感,地暖系统也因此越来越受到人们的青睐。而研究显示,地暖系统之所以能实现上述供暖效果,与地暖系统中用来放置加热管或电发热体的填充层有直接联系。因为填充层不仅担负着保护加热设备的“重任”,还担负着将蓄积的热量均衡地传至地面的“重任”。填充层的这种功能决定了它必须具有一定的厚度。由于填充层的厚度除了影响地暖系统正常的供暖功能外,还直接影响到室内的净高、结构的荷载和建筑初投资费用,因此,填充层不宜太薄也不宜太厚。

  填充层越厚,蓄热量越大,热惰性越大,热稳定性就越好,而初次温升略慢

  研究显示,填充层能够蓄存的热量与填充层的厚度有直接关系。

  假定某水地暖系统选用的是输出功率为24千瓦的燃气壁挂锅炉,加热地暖盘管及回填层的表面积为100平方米,供水温度为50摄氏度,温升量为15开,地面装饰材料厚度40毫米,如果填充层的厚度为30毫米,则,根据“Qv(蓄热量)=V(蓄热层的体积)×△t”的计算公式计算可得:

  Qv=(40毫米+30毫米)×100平方米×15开=10500大卡

  同理,当蓄热层的厚度分别为40毫米和50毫米时,Qv分别为120000大卡和135000大卡。

  与此同时,填充层厚度一定的地暖系统达到设定的温度所需要的时间,与地暖系统填充层的厚度也有关系:填充层越厚,达到设定温度需要的时间越长。

  假定加热管管径为20毫米,盘管行距为200毫米,室外环境温度为5摄氏度,我们可以近似地认为当地表面温度加热到20摄氏度时即可达到室内环境设计温度,那么,根据“T(升温时间)= Qv(蓄热量)÷Qp(热源输出功率)”的计算公式可得,地暖系统达到设计温度所需要的时间为:

  T=Qv÷QP =〔105000大卡÷(24千瓦/小时×0.86)〕≈5小时

  同理,当蓄热层的厚度分别为40毫米和50毫米时,蓄热时间分别约为5.8小时、6.5小时(如下表)

  通过以上分析不难看出:地暖填充层的厚度与蓄热的时间密切相关:蓄热层越厚,热量向上传热的路程就越长,达到室内设计温度的要求所用的时间就会越长,也就是升温越慢;但是从另一个角度来说,填充层越厚,则回填层体积越大,蓄热层的蓄热量就越大,那么地面温度热惰性也就越大,保温延滞的时间就越长,热稳定性就越好。

  填充层越厚,辐射夹角越大,传热效果越好;填充层厚度适中时地暖的整体供暖效果较佳

  地暖系统之所以能够在室内形成阶梯状的温度分布,是因为地暖系统的传热方式是以辐射为主。而相关研究显示,辐射传热的前提是必须有辐射面。而从理论上分析,不设填充层就没有辐射面。因此,填充层的厚薄与地暖系统的供暖效果密切相关。

  值得注意的是,地暖管的通径、材质均为工业控制的参数,是非常稳定的。而填充层(辐射板)的厚度及材质是施工过程控制的参数,受影响的因素比较多,难以控制。辐射面的宽度、表面温度与填充层的厚度和材质有直接关系。首先,填充层是辐射面的重要组成部分,它是形成辐射面的保证。填充层厚度不同,辐射板表面所形成的辐射面的宽度就不同。

  研究显示,填充层的厚度越厚,在辐射板上形成的辐射面越宽,辐射板表面温度越均匀。当填充层的厚度达到一定值的时候,结构层便能达到辐射板表面温度均匀的要求,所以人为地一味加厚填充层,并无太大意义。由此也不难理解,蓄热层的厚薄事实上与浪费天然气毫无关系,因为填充层内的热量肯定是要释放到室内的,只不过是释放时间长短的问题。蓄热层的厚薄只和升温时间有关系,填充层越厚,填充层蓄热量越大,保温时间越长;填充层过薄,可能会造成传热效果差,反而升温慢或无法升温。

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