預(yù)制式超薄低溫地暖板簡稱為薄型地暖，與傳統(tǒng)的地板供暖方式相比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如施工方便、干凈衛(wèi)生、不占用房間使用面積、便于裝修和家具布置，以及易于實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量等。目前，薄型地暖已廣泛應(yīng)用于民用住宅建筑供暖工程中，正逐漸成為暖通行業(yè)中一種新型的供暖方式。為了研究該系統(tǒng)的熱工性能及供暖基本規(guī)律，為設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行等提供必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文對某典型辦公室內(nèi)薄型地暖系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以了解其實(shí)際供暖情況，進(jìn)一步驗(yàn)證薄型地暖的優(yōu)越性。

預(yù)制式超薄低溫地暖板制作工藝簡單，板的構(gòu)造是將聚乙烯PERT管道鑲嵌在苯板（聚苯乙烯泡沫塑料保溫層）里面，板總厚度僅為12mm，預(yù)制板內(nèi)加熱管的管間距統(tǒng)一為75mm。預(yù)制式超薄低溫地暖板的外形如圖1所示，其木裝飾面層結(jié)構(gòu)剖面圖見圖2，其中包括特制200 g/m²的金屬鋁片面層、帶凹槽容重為35 kg/m³的苯板、鑲嵌在保溫層內(nèi)的尺寸為De 7.2×1.1 mm的PERT塑料加熱管和二級分水器，其主體部分的材料采用的是大噸位銅鑄造鍛壓件和11 mm厚的復(fù)合木龍骨等^[1]。

圖1預(yù)制式超薄低溫地暖板外形     圖2 預(yù)制式超薄低溫地暖板木裝飾面層結(jié)構(gòu)剖面圖

由于此種地暖板是工廠預(yù)制產(chǎn)品，施工比較方便，不需要進(jìn)行混凝土回填層的濕作業(yè)，因此也稱為干式地面輻射供暖。由于苯板的可拼湊性，預(yù)制式的地暖板可有多種規(guī)格，施工時可按鋪設(shè)面積的大小隨意組合裝配，以便保證足夠的有效供暖面積。

圖3給出了預(yù)制式超薄低溫地暖板的鋪設(shè)示意圖。辦公室建筑面積約為96 ㎡，房間四周墻面以及頂面均作保溫層，預(yù)制式超薄低溫地暖板的鋪設(shè)方式是先在結(jié)構(gòu)樓板層上鋪設(shè)一層保溫層，再鋪設(shè)預(yù)制式超薄低溫地暖板，然后加3～ 5 cm以上的混凝土，最后貼上木地板。

圖3 預(yù)制式超薄低溫地暖板鋪設(shè)示意圖

預(yù)制式超薄低溫地暖板供暖房間的系統(tǒng)供水溫度約為35～45 ℃，工作壓力小于0.7 MPa。供暖熱源采用空氣源熱泵，經(jīng)過空氣源熱泵加熱的水先通過室外的保溫水箱，然后再由水箱供到室內(nèi)輻射板。實(shí)驗(yàn)中，水平方向共布置了22個溫、濕度測點(diǎn)，測點(diǎn)布置如圖4所示；豎直方向每隔0.5 m布置1個測點(diǎn)，如圖5所示。實(shí)驗(yàn)主要測量了室內(nèi)空氣溫度、相對濕度、室外空氣溫度、地板及圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度、供回水溫度，以及地板表面熱流量等?？諝鉁?、濕度采用ZDR-20型溫、濕度記錄儀測量；圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度采用銅-康銅熱電偶探頭及紅外測溫儀測量；熱流密度通過熱流板直接貼于地面，外加防輻射罩進(jìn)行測量，熱流板與EN880系列無紙記錄儀連接記錄并存儲數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)前，用干濕通風(fēng)儀對溫、濕度記錄儀進(jìn)行了標(biāo)定，誤差絕對值不超過0.3 ℃.

圖4 預(yù)制式超薄低溫地暖板供暖房間水平方向測點(diǎn)布置 圖5預(yù)制式超薄低溫地暖板供暖房間豎直方向測點(diǎn)布置

圖6給出了供暖房間地板表面溫度分布，由圖可知，地面溫度分布比較均勻，平均約為27 ℃，符合人體衛(wèi)生舒適的需要。地板表面最高溫度是有關(guān)人體熱舒適條件的一個重要參數(shù)，測試值為29.8 ℃，人體熱感覺稍熱；局部測點(diǎn)出現(xiàn)較低的溫度為19 ℃，這與地暖板的鋪設(shè)結(jié)構(gòu)有關(guān)。房間中央比較密集，鋪設(shè)比較均勻，溫差很小，但在房間邊緣區(qū)域，如測點(diǎn)3、6、7和18等，地暖板鋪設(shè)相對中央不夠集中，距離熱源較遠(yuǎn)，相對于低溫的室外環(huán)境產(chǎn)生了較強(qiáng)的換熱，造成了較大的熱量散失。因此，加強(qiáng)邊緣區(qū)域的保溫可在一定程度上降低熱損失。

圖6 供暖房間地板表面溫度分布

表1給出了圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度和室內(nèi)、外氣溫度的關(guān)系，由表可知，地暖板供暖能給人以“腳暖頭涼”的感覺^[2-3]，滿足人體的熱舒適要求。在地暖板供暖時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度與室內(nèi)空氣溫度相差很小，最大溫差僅為1.97 ℃。同時，垂直方向溫度變化差別很小，不會造成腳部過熱、頭部過涼的不舒適感。

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度和室內(nèi)、外空氣溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ℃

預(yù)制型超薄低溫地暖板供暖與傳統(tǒng)的地板輻射供暖相比，施工簡單，能達(dá)到同樣的舒適效果。與散熱器供暖和空調(diào)供暖相比，地暖板供暖以輻射換熱為主，提高了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度，增強(qiáng)了人體的熱舒適。另外，由于輻射供熱條件下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度高于空調(diào)和散熱器供暖方式的相應(yīng)值，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度相應(yīng)可低1～3 ℃，相對節(jié)能。

預(yù)制式超薄低溫地暖板供暖由于鋪設(shè)方便，組合靈活，地板下的鋪設(shè)板覆蓋率可達(dá)80%以上，因此室內(nèi)的溫度分布比較均勻。圖7和圖8分別給出了室內(nèi)水平和豎直方向的溫度分布，由圖可知，此種供暖方式水平方向上的空氣溫、濕度梯度小，室內(nèi)溫、濕度場分布均勻，不會出現(xiàn)空調(diào)供暖方式中的局部過熱和過冷的現(xiàn)象。同時，豎直方向空氣溫度為負(fù)溫度梯度^[4]，差值小，人體舒適度較高。

圖7 各測點(diǎn)室內(nèi)空氣溫、濕度水平方向分布(1.5m高度處) 圖8 室內(nèi)空氣豎直方向溫度分布(測點(diǎn)9處)

實(shí)驗(yàn)對地面熱流密度進(jìn)行測試，由于預(yù)制式超薄低溫地暖板厚度僅為12 mm，其上覆蓋3~5 cm以上的混凝土，最后貼上木地板，所以導(dǎo)熱系數(shù)較小。另外，由于塑料管間距較大，發(fā)現(xiàn)熱流密度大部分為正，局部為負(fù)值，即大部分熱流方向?yàn)閺牡孛鎮(zhèn)飨蚴覂?nèi)空氣，但有的區(qū)域是由室內(nèi)空氣傳向地板。由地面?zhèn)飨蚩諝獾纳釤崃髅芏燃s為35.1 W/㎡，由空氣傳向地面的約為7.9 W/㎡。

1）預(yù)制式超薄低溫地暖板供暖系統(tǒng)由于室內(nèi)壁面溫度的提高，可減少人體對周圍環(huán)境冷輻射，從而提高了人體舒適感。

2）預(yù)制式超薄低溫地暖板供暖系統(tǒng)的水平、豎直方向溫度梯度小，室內(nèi)溫、濕度場分布均勻，豎直方向形成負(fù)溫度梯度，符合人體熱舒適的要求。

3）預(yù)制式超薄低溫地暖板的結(jié)構(gòu)簡單、便于施工，同時由于降低了室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性。

[1] 龔光彩，周敏銳，徐春雯.薄型低溫地暖板采暖舒適性及節(jié)能性實(shí)測分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2009，12（36）:156～160.

[2]薛志成,李文凱.我國住宅低溫地板輻射采暖研究[J] 雞西大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 2(1):61～62.

[3]劉偉.淺析低溫地板輻射采暖技術(shù)的應(yīng)用[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，6（1）：41～43.

[4]劉國丹.民用住宅建筑低溫輻射供暖特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J].暖通空調(diào), 2001，31（8）：1～3.