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装地暖还是暖气片?末端形式、供水温度与升温特性的对比选择

发布日期 :2019.05.13 浏览次数 : 3136 鼎格舒适家官网

地暖和暖气片不是同一类产品的两档配置,而是两种不同的末端形式:一个把热量从地面向上送,一个把热量从窗下或墙面送进房间。两者的差别表面看是脚感,根源却在供水温度——暖气片按 75 ℃/50 ℃ 的较高水温连续供暖设计,地暖按 35~45 ℃ 的低水温运行。水温一旦分开,换热方式、升温速度、层高占用与后期可维修性就跟着分开了。下面按 GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》与 JGJ 142—2012《辐射供暖供冷技术规程》的口径逐项对比。

一、从供水温度入手,才能看懂两种末端

供水温度是暖通系统里最先被确定的量,它决定了末端面积要做到多大、管路要多粗、热源怎么选。同一个房间要达到 18~22 ℃ 的室内温度,暖气片可以用 75 ℃ 的热水在较小的散热面积里完成换热,地暖只能用 35~45 ℃ 的热水铺满整个地面来凑够散热量。水温高的末端换热强度大、所需面积小;水温低的末端换热强度小、所需面积大。这一条决定了后面几乎所有的差别。这一类问题在暖通课堂里还有按工况分开的对照说明。

成都属于夏热冬冷地区,冬季供暖室外计算温度 2.7 ℃,无集中供暖,住宅普遍采用分户热源。无论末端选哪种,热源都要按末端所需的供水温度来匹配:暖气片需要 75 ℃ 上下的出水,地暖只需要 40 ℃ 上下。冷凝炉与空气源热泵在低水温工况下效率更高,如果把地暖接到按 75 ℃ 出水选定的热源上,水温被拉高,热源侧效率会受影响。末端形式与热源的匹配关系,是选型阶段容易被忽略、后期又很难改的一环。

二、75 ℃/50 ℃ 与 35~45 ℃:核心对比

按 GB 50736—2012 第 5.3.1 条,散热器供暖系统应采用热水作为热媒,散热器集中供暖系统宜按 75 ℃/50 ℃ 连续供暖进行设计,供水温度不宜大于 85 ℃,供回水温差不宜小于 20 ℃。按 JGJ 142—2012 第 3.1.1 条,热水地面辐射供暖系统的供水温度不应大于 60 ℃,供回水温差不宜大于 10 ℃ 且不宜小于 5 ℃,民用建筑供水温度宜采用 35~45 ℃;GB 50736—2012 第 5.4.1 条给出的地面辐射供暖口径与此一致。

对比项暖气片(散热器供暖)地暖(地面辐射供暖)
设计供回水温度75 ℃/50 ℃,连续供暖宜采用 35~45 ℃
供水温度上限不宜大于 85 ℃不应大于 60 ℃
供回水温差不宜小于 20 ℃5~10 ℃(不宜大于 10 且不宜小于 5)
热水流量特征高温小流量低温大流量
末端形式散热器本体,布置于窗下或墙面加热管敷设于地面填充层内
换热方式以对流为主,辐射为辅以辐射为主
标准依据GB 50736—2012 第 5.3.1 条GB 50736—2012 第 5.4.1 条、JGJ 142—2012 第 3.1.1 条

把两组数字放在一起,结论很直接。同样输送一份热量,暖气片用小的流量、大的温差完成换热,管路可以细、末端体积可以做小;地暖用大的流量、小的温差完成换热,管路铺设要密、覆盖面要大。供回水温差从 20 ℃ 以上降到 10 ℃ 以内,所需的循环流量成倍增加,这也是地暖侧的分集水器、管径与循环水泵选型通常偏大的原因。成都住宅在做水力计算时,两种末端的水流量与阻力数据不能互换套用。

三、换热方式:对流为主与辐射为主

暖气片以对流换热为主、辐射换热为辅。散热器先加热其周围的空气,热空气上升、冷空气补充,房间内形成自然对流循环。这种方式的温度分布在垂直方向上是上热下凉,靠近散热器的位置温度高,随距离增大温度递减,在大开间或挑高空间里同一水平面的温差会更明显。原文提到的"同一层面温差较大"这类描述方向是对的,但只讲了空气温度,没有讲到散热方式本身的构成。

地暖以辐射换热为主。JGJ 142—2012 用单位地面面积散热量 q = q_f + q_d 来描述地面散热,其中辐射分量 q_f 与地面平均温度、围护结构内表面温度的四次方差相关,对流分量 q_d 与地表面温度和室内温度之差相关。地面辐射换热的方向由下向上,热量先到达人体脚部和小腿,垂直温度分布呈下暖上凉。辐射与对流分量各自占比的计算,地面辐射供暖原理一篇已展开,这里只取结论:地面是辐射主导的散热面,散热器是对流主导的散热面。

两种分布方向谈不上谁优谁劣,取决于人体停留在房间里的姿态和活动习惯。静坐时间长的房间,脚部偏暖的分布更贴合体感;需要快速提高空气温度的场景,对流为主的方式见效更快。

地暖与暖气片两种供暖末端形式的安装示意对比图,一侧为地面盘管构造,一侧为墙面散热器
图注:地暖把加热管敷设在地面填充层内,暖气片把散热器挂在窗下或墙面,两种末端一个占地面、一个占立面。

四、升温与热惰性:快与稳的取舍

两种末端的升温速度差别来自蓄热体的质量。地暖的构造中,加热管之上有一层填充层,JGJ 142—2012 规定宜采用 C15 豆石混凝土,豆石粒径 5~12 mm,加热管填充层厚度不宜小于 50 mm。这一层混凝土连同面层一起构成蓄热体,水路先把它加热,它再向房间放热。升温时要先把几十毫米厚的混凝土加热到工作温度,滞后明显;降温时它同样缓慢释放热量,滞后也明显。这就是地暖升温慢、降温也慢的物理原因。

暖气片的水容量小、金属本体热容小,热量几乎直接由热水传到空气中,开阀后短时间内就能感到温度上升,关阀后降温也快。原文"地暖必须 24 小时开着才能达到最佳舒适度""暖气片可以随走随关"这类说法把结论绝对化了。地暖能否连续低温运行、暖气片能否间歇使用,取决于蓄热体质量与温控策略,而不是末端形式的固有属性。地暖配上分室温控与室外温度补偿,可以在保持地面温度稳定的前提下按需投运;暖气片在热惰性小的房间里频繁启停,室温波动反而更明显。在成都的住宅项目里,两种末端都见过用温度策略把运行调顺的案例,也见过因为控制没做好而反复启停的案例。

取舍的逻辑可以这样看:热惰性大意味着温度波动小、恢复慢,适合长时间有人、希望温度平稳的住宅;热惰性小意味着响应快、波动大,适合使用时间集中、需要快速升温的住宅。把"快"当成优点、把"稳"当成缺点,或者反过来,都忽略了使用场景这个前提。

围绕这个取舍,实际使用中有几项做法值得记录:

  • 采用地暖时,配合分室温控与室外温度补偿,让供水温度随室外气温变化,比固定高水温运行更平稳。
  • 采用地暖且间歇运行时,停机后地面仍会持续放热,恢复时间取决于填充层厚度与面层材料,应留出足够的提前开机时间。
  • 采用暖气片时,短时间外出可低温待机,避免完全关断后回水温度骤降、重新升温时系统负荷集中。
  • 两种末端都应保留独立的房间温控,靠开关阀门调节既不方便,也难以稳定室温。

五、舒适性与安全边界

地暖的舒适性受地表温度上限约束,这个上限是硬指标。JGJ 142—2012 表 3.1.3 规定:人员经常停留的区域,地面平均温度宜采用 25~27 ℃、上限 29 ℃;人员短期停留区域宜 28~30 ℃、上限 32 ℃;无人停留区域宜 35~40 ℃、上限 42 ℃。地面温度不能无限提高,因此地暖单位面积的散热量存在天花板,这也正是低温大流量系统的物理边界:水量可以加大,地表温度却不能越过限值。

暖气片的表面温度明显更高,设计水温在 75 ℃ 上下,散热器本体表面温度随之升高。工程上需要考虑可触及性与烫伤风险:散热器布置位置应避开儿童可自由触及的高度和活动范围,必要时加装防护,避免长期被窗帘、装饰罩遮挡。这里只做工程层面的提示,不涉及任何医学结论。

空气流速是另一个舒适性指标。GB 50736—2012 表 3.0.2 规定,供热工况下人员长期逗留区域的风速不应大于 0.2 m/s。暖气片靠对流循环换热,房间内的空气流动相对明显;地暖以辐射为主,空气流速低,扬尘扰动也小。此外,GB 50736—2012 第 3.0.5 条指出,辐射供暖的室内设计温度宜比对流供暖降低 2 ℃,这是地暖在同等体感下可以按更低空气温度运行、从而降低计算负荷的依据。辐射供暖系统的室内计算温度可比对流采暖系统低 2 ℃,或取对流采暖系统计算总热负荷的 90 %~95 %。

六、占用空间与可维修性

地暖占的是层高。构造上自下而上有绝热层、填充层和面层,JGJ 142—2012 规定绝热层采用聚苯乙烯泡沫塑料板时,楼层之间楼板上厚度不应小于 20 mm,与土壤或不采暖房间相邻不应小于 30 mm,与室外空气相邻不应小于 40 mm;填充层厚度不宜小于 50 mm。绝热层、填充层叠加面层,会占用几十毫米的净高量级(工程经验概算)。层高偏低的住宅需要提前核算,特别是入户门、阳台推拉门等对净高敏感的位置。

暖气片占的是立面。散热器挂在墙面或窗下,占用的是一块立面空间而不是层高;明装管道沿踢脚线与阴角走线,走管原则是短、直、隐蔽,常用阻氧铝塑复合管,系统最高处应设自动排气阀。可维修性的差别更关键:地暖的加热管埋于垫层内,JGJ 142—2012 规定埋于垫层内的加热管不应有接头,一旦需要检修就要揭开地面,属于不可逆操作;暖气片为明装,阀门、管道和散热器本体都可见可触,检修和更换方便。以下是两项在空间与维修上的对比。

对比项地暖暖气片
占用方向层高(绝热层 + 填充层 + 面层)立面(墙面或窗下)
进场时机装修垫层阶段预埋,成品装修后无法施工毛坯可暗装,已装修房可明装
管道可见性加热管全部埋于垫层内明装管道沿踢脚线与阴角走线,可见
维修方式需揭开地面,埋于垫层内的加热管不应有接头阀门、管道、散热器本体可见可触,便于检修更换
净高影响有,需核算入户门与推拉门净高基本无

七、适用场景判断

把前面的供水温度、换热方式、热惰性与空间条件落到具体房屋状态上,可以整理成一张判断表。表中给出的倾向,前提是该房屋的热源与热负荷已经算清。

场景倾向方案判断依据
毛坯房,处于装修阶段两者都可地暖需在垫层阶段预埋加热管,暖气片暗装也要在墙地面施工阶段进场
已装修完成的住宅暖气片(明装)地暖需揭开地面,无法在成品装修上施工
层高紧张暖气片地暖叠加绝热层与填充层,占用净高
需要快速升温暖气片水容量小、热惰性小,升温响应快
老房加装暖气片明装施工周期相对短,不破坏原有地面与地面材料
地面材料对温度敏感(如木地板)暖气片或低温地暖地暖受 JGJ 142—2012 地表温度上限约束,木地板对表面温度更敏感
卫生间补充供暖暖气片(毛巾架类散热器)JGJ 142—2012 规定地面上的固定设备和卫生洁具下不应布置加热管,地面可铺管面积有限

这张表可以直接套到成都的常见户型上:装修阶段的平层住宅,两种末端都可行,选择更多取决于层高与使用习惯;已装修完成、层高偏低或使用时间集中的住宅,暖气片的施工可行性与响应速度更贴合;老房加装受成品装修限制,明装暖气片是更现实的路径。卫生间的补充供暖是常被忽略的一项,由于洁具下方不能布置加热管,地面可铺面积有限,靠散热器补足更稳妥。

八、成本结构的差异在哪

不逐项拆价,只讲两种末端的成本结构差异。地暖多出的部分集中在层内:绝热层与填充层回填按体积计价,占用层高,管材与分集水器用量随铺设面积增长;暖气片多出的部分集中在末端与管道:散热器本体按组计价,明装管道与管件、阀门按延米与数量计价。两者的换热末端计价方式本就不同,一个是"按面积铺开",一个是"按组安装"。

由此带来的规律是:同一套住宅,地暖的总价与可铺设面积直接相关,面积越大越接近线性增长;暖气片的总价与房间数量、散热器组数与片数相关,房间多、外墙冷负荷大时散热器数量增加,成本上升更快。散热器配置偏少会直接表现为房间里不够热,工程上还会按有大面积落地窗、房间位于阴面、层高大于 2.8 m 等情况增加 10 %~20 % 的余量。成都市场上两种方案的价格都随品牌、规格与当期政策波动,以实际报价为准,具体数字不做承诺。

九、结论

装地暖还是暖气片,判断依据是房屋状态、使用习惯、层高与热源条件,而不是某个末端更先进。已经装修完成、层高紧张、需要快速升温或属于老房加装,暖气片在施工可行性与响应速度上更合适;处于装修阶段、层高允许、希望长时间连续低温运行并追求地面温度分布,地暖更贴合使用方式。无论选哪一种,先按成都的气象参数算清热负荷,再按末端所需的供水温度匹配热源,比先定末端、再回头配热源更稳妥。两种末端的供水温度、温差与地表温度上限都有国家标准可依,把这几项算清楚,选择就不再依赖感觉。以上技术口径由四川鼎格舒适家暖通工程团队按 GB 50736—2012 与 JGJ 142—2012 及成都本地项目数据整理。

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