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地暖的优点与代价:从传热方式到施工与维护的客观分析

发布日期 :2019.08.01 浏览次数 : 3095 鼎格舒适家官网

关于地暖的评价常常走向两个极端:一边把它说成舒适家居的标配,另一边把它说成维修麻烦、费用偏高的负担。把这些说法放回物理事实上看,其实大部分优点与代价来自同一个特性——它是靠低温辐射加热整个地面,并借助填充层蓄热来放热。理解这一点,就能分清哪些是必然结果,哪些是可以通过设计与施工改善的工程变量。

地暖地面结构层与温度分布示意
图注:地面辐射供暖自下而上由绝热层、加热管、填充层与饰面层构成,热量以辐射为主自下向上传递。

一、优点的来源:辐射与蓄热两个物理事实

地面辐射供暖的热量传递以辐射为主,加热管的热量先把地面层与填充层加热,地面再以辐射方式把热量投向室内各表面。这带来两个直接结果:地面温度高于上部空气温度,形成"下暖上凉"的温度分布;填充层与饰面层具有热容量,升温与降温都有明显的时间滞后。相同结论在暖通课堂的其它篇目里也有交叉印证。

规范对这一温度分布给出了量化口径。JGJ 142—2012 将辐射供暖表面的平均温度按人员停留情况分级:人员经常停留的地面宜为 25~27 ℃、平均温度上限 29 ℃;短期停留为 28~30 ℃、上限 32 ℃;无人停留为 35~40 ℃、上限 42 ℃。供水温度方面,热水地面辐射供暖系统供水温度不应大于 60 ℃,民用建筑宜采用 35~45 ℃,供回水温差不宜大于 10 ℃ 且不宜小于 5 ℃。GB 50736—2012 第 3.0.5 条还规定,辐射供暖的室内设计温度宜比对流供暖降低 2 ℃,这是地暖在标准层面节能的主要依据。

二、逐条辨析常见说法

常见说法是否成立成立的条件或限制
洁净、扬尘少基本成立辐射供暖气流扰动小,但地面温度过高、室内过于干燥时仍会使地面浮尘扬起
舒适性好成立地面温度高于空气温度,符合人体的热舒适取向,且形成自然温和的气流
热稳定性好成立蓄热层的热惯性使室内温度变化平缓,但同样意味着升温慢
使用费用低有条件成立取决于热源效率、围护结构保温水平与使用方式,不能一概而论
不占使用面积成立不占用墙面与地面活动空间,但会占用层高
有隔声作用部分成立绝热层与填充层对楼板撞击声有一定缓冲作用
温度可分室控制成立分集水器按房间独立设置环路,但地面蓄热使调节响应滞后
使用寿命长有条件成立指在设计使用条件(压力、温度、水质)范围内的预期寿命,超温超压会缩短

需要明确的是,地暖改善的是室内的热环境与温度分布,属于建筑热工与室内环境层面的问题。关于它对某种疾病"有防治功效"之类的说法,已超出供暖系统可以讨论的范围,不应作为选型依据。

三、代价与限制也来自同一特性

蓄热带来稳定性,也带来响应迟缓;辐射带来均匀的温度场,也带来对饰面层导热性能的依赖;埋地安装带来安静与整洁,也带来检修困难。把这些代价列清楚,比只讲优点更有意义。

  • 占用层高。地暖构造包括绝热层、填充层与饰面层,整体厚度通常需要数厘米到近十厘米量级(工程经验值,与选用的模块或湿式做法有关),层高紧张时应提前核算。
  • 升温速度慢。从冷态启动到室内达到设计温度需要较长时间,适合连续或长时间运行,不适合"随开随热"的使用习惯。
  • 检修不便。加热管埋在填充层内,一旦损坏只能破坏地面处理。规范因此要求埋设部分不应设置连接件,即埋地管不得有接头,并须在浇筑前完成水压试验。
  • 施工质量的离散性较大。盘管间距、绝热层厚度、伸缩缝设置等都由现场施工质量决定,过程控制不到位会在使用阶段才暴露问题。
  • 饰面层选择受限。瓷砖导热系数约 1.0~1.5 W/(m·K),木地板约 0.1~0.2 W/(m·K),后者升温更慢;木地板还须满足 LY/T 1700—2018 的甲醛释放限值不大于 0.06 mg/m³。
  • 部分位置不能布置。地面固定设备与卫生洁具下方不应布置加热管;卫生间等需要防水的区域,防水做法需与地暖构造协调。

四、与其他末端形式的直观对比

对比项地面辐射供暖散热器(暖气片)分体空调制热
供水温度宜 35~45 ℃,不应大于 60 ℃宜按 75 ℃/50 ℃ 设计,供水不宜大于 85 ℃—
温度分布下暖上凉,均匀靠近散热器较热,存在温差上部送热,易分层
升温速度慢,滞后明显较快快
占用空间占层高,不占墙面占墙面与窗下位置占墙面或吊顶
检修方式埋地部分不可检修可单组更换可拆卸维修

五、哪些房子更适合做地暖

从上述特性出发,地暖更适合这样几类居住情形。

  • 层高充裕、以全屋连续供暖为主的住宅。
  • 家中有长时间居家成员,希望获得稳定温度场与柔和脚感的家庭。
  • 地面以瓷砖为主、对升温响应要求不高的住宅。
  • 装修阶段可以完整安排填充层养护期,且能与饰面层施工衔接的项目。

六、成都住宅的判断与建议

成都冬季供暖室外计算温度 2.7 ℃,室内设计温度宜采用 16~22 ℃,室内外温差不大、冬季湿冷、间歇供暖较为普遍。在这样的气候条件下,地暖的蓄热优势与升温慢的短板都被放大:若保持连续低温运行,稳定性优势明显;若习惯随用随开,则可能感觉"热得慢"。

给成都住户的建议是:先判断自家的使用习惯与层高条件,再决定是否做地暖;确定做之后,把绝热层厚度、管间距、埋地无接头、填充层养护与试压这几项作为过程控制的重点,因为地暖的可靠性几乎完全取决于施工阶段。地暖的优点是否能用上,取决于设计施工是否到位;它的代价是否可以接受,取决于使用方式是否匹配。

七、几种常见说法与事实的对照

把流传较广的几种说法与实际条件逐条对照,更容易形成客观判断。

常见说法事实与依据
地暖温度不能超过 40 ℃规范口径是供水温度不应大于 60 ℃、民用建筑宜采用 35~45 ℃,限制的是地表平均温度(经常停留 29 ℃)
地暖可以比暖气片更省气辐射供暖室内设计温度可比对流供暖降低 2 ℃,这是标准给出的节能依据;实际费用还取决于热源与使用方式
地暖升温很快填充层与饰面层具有热容量,升温与降温都存在明显滞后,适合长时间运行
地暖埋在地下无法维修规范要求埋设部分不得有接头,并以浇筑前的水压试验作为质量关口,因此故障概率低但对施工质量依赖大
木地板不能用在有地暖的房间可以用,但应按 LY/T 1700—2018 执行,甲醛释放限值不大于 0.06 mg/m³,严于常规人造板的 0.124 mg/m³
地暖会让地面开裂与填充层养护是否充分、伸缩缝是否按面积与长度设置有关
地暖管路越密越热管间距不宜小于 150 mm,过密会提高阻力与造价,靠近外墙、外窗区域加密即可
装了地暖就不能放固定家具规范规定地面固定设备和卫生洁具下方不应布置加热管,其它区域不受限制

这组对照说明一个共同点:地暖的各项限制都对应着明确的技术原因,大多与温度、热阻、蓄热与施工质量这几件事相关,而不是简单的"好"或"不好"。理解限制的原因之后,很多争议其实可以转化为设计与施工阶段的具体选择——比如把管间距按热负荷分区调整、把饰面层按导热性能选择、把养护期完整留出。

从选型角度看,凡是不能通过设计与施工改变的代价(占用层高、升温滞后、埋地不可检修),需要在方案阶段判断能否接受;凡是可以通过过程控制改善的部分(管间距、绝热层厚度、伸缩缝、试压),则应在施工阶段逐项落实。把这两类问题分开处理,地暖的优缺点就不再是一笔糊涂账。

在成都这类冬季湿冷、间歇供暖较为普遍的地方,理解这两类问题的区别尤其有用:以连续低温运行为主的住户更能体会到蓄热带来的稳定,习惯随用随开的住户则更容易感受到升温滞后的不便。同一种系统在不同使用方式下得到不同评价,原因往往就在这里。

本文所引供水温度、地表温度与施工要求来自 JGJ 142—2012《辐射供暖供冷技术规程》,室内设计温度与辐射供暖降温规定来自 GB 50736—2012,甲醛限值来自 LY/T 1700—2018,其余为工程经验口径。以上内容由四川鼎格舒适家整理,供成都地区地暖适用性判断时参考。想先知道大致造价与可行性的,可以直接快速报价。

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