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“地暖蓄热说”-水泥不满足!
- 2020-05-21-

在辐射供暖供冷技术规程JGJ142-2012中,对水泥填充层明确定义是加热供冷部件用的构造层,起到保护加热供冷部件并使地面温度均匀的作用。即水泥回填层的两大功能是保护地暖管和均匀传热,从来没有对蓄热功能的任何描述,也没有对地暖蓄热层的定义。所以,把地暖的水泥填充层说成蓄热层,仅仅是销售说法而已,没有任何技术依据。 

“蓄热”的必要技术条件

“水泥”不满足! 

蓄热是指通过相应的装置对热量的储存。蓄热材料就是一种能够储存热能的新型化学材料。在特定的温度( 如相变温度) 下发生物相变化,并伴随着吸收或放出热量,可用来控制周围环境的温度,或用以储存热能。蓄热材料的主要技术条件是:

(1)热力学条件。①有合适的导热系数,导热系数大,则导热性能好,热量传输迅速,传热效果好。②蓄热密度大。③对于显热蓄热材料,要求热载体的比热容要大,则在相同体积或质量下蓄热能力强。

(2)化学条件。①热稳定性好。在反复加热冷却的情况下能够保持物性基本不变,能够长期稳定工作。②腐蚀性小,与容器、管路等材料相容性好。

而混凝土的导热系数很小,蓄热密度也小,其比热容是0.97KJ/kg℃,金属铝的比热容是0.96KJ/kg℃,两者相当;混泥土层受热容易开裂,热稳定性较差,混泥土本身是蓄热效率低不建议使用的显热蓄热材料,蓄热层常用的是相变等潜热蓄热材料。

所以,把4-5CM厚水泥回填层理解为蓄热层是一种蓄热专业的错误认识!

“ 地暖 ” & “ 蓄热 ”,技术不相关 

大家都知道,热量传递有三种方式:传导、对流和辐射。热传导是介质内无宏观运动时的传热现象,在固体、液体和气体中均可发生,流体由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流,因此,地暖循环水中存在热对流与热传导同时发生,地暖管与均热介质之间是热传导,均热介质的导热率越大其热传导量越大;热对流又称对流传热,指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程,存在于地暖管循环水的热对流和热空气中自然对流;热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象,一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射,表面温度越高辐射出的热量就越大,热辐射是可以在真空中传热唯一方式,发热地面就是地暖的辐射面。

所以,地暖是热辐射、热传导和热对流三种方式共同作用的结果,最终通过大面积的地面热辐射实现房间采暖,地暖的热辐射比例相对较高。地暖的地面热辐射、地暖管和均热介质的热传导,以及地下循环热水和房间空气间的热对流,均和蓄热无任何技术关联!

 

地暖正解:

发热面构成辐射面,地面温度决定地暖效果

 

通过上面对地暖热传递过程的详细分解,可以简单归纳地暖的技术原理是:由地暖管主要通过热传导加热有均热介质的地面,由发热地面主要通过热辐射加热房间空气,所以,很清楚得出地暖技术的本质是发热面构成辐射面,而不是蓄热面构成辐射面!水泥回填层少量的蓄热仅仅地暖热传导过程中的热堆积现象,只要给地面提供均匀的热量就会产生良好的热辐射结果,哪怕是用蓄热性能优良的相变材料,地面热量堆积会增加地暖向下传热损失,让地暖不够节能!实际结果是:南方地暖越讲蓄热越不节能,水泥回填过厚导致混装户型地板区大地面不够热!

只要表面温度相同,地暖热辐射的房间温度也相同,即在相同的房间围护结构下,与地暖接触的均热介质导热率决定地面温度,地面温度决定房间温度!地暖的热传递过程是传热过程,而不是蓄热过程!均热介质的导热率越大,热传导效率越高,地暖的热量利用率就越高效,这就是相同水温下铝板干式地暖温度高于水泥湿式地暖的根本原因!另外一方面,均热介质的导热率越高,表面温差越低,对房间温度的波动影响也越小。

 

专业暖通人

正确理解“热稳定性”!

 

热稳定性是指物体的耐热性能,是指物体在温度影响下的形变能力,形变越小,稳定性越高。水泥回填层在受热时很容易开裂起缝,这是基本常识,原因是混泥土受热膨胀产生内应力,导致机械强度降低,容易发生开裂现象,尤其是低于4公分的水泥回填层;沟槽铝板的热稳定性自然很高。

热稳定性在建筑学上,是指在周期性热作用下,围护结构或房间抵抗温度波动的能力。经大量实测:铝板干式地暖的表面温差在2℃左右,水泥回填湿式地暖的表面温差在3℃左右。

所以,从均热材料和建筑学上两方面定义的热稳定性结果,可以得出:铝板干式地暖的热稳定性远高于水泥回填湿式地暖!湿式地暖因水泥蓄热而热稳定性更高的说法是不专业的!