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地暖管嵌进模块里会影响散热,是真的吗?

前不久一位业主提出疑问,在选购地暖材料时,商家说地暖管嵌在模块里会影响散热,导致采暖效果不佳,因此不推荐地暖模块。向木又寸求证是否属实。


业主疑问


要弄清楚这个问题,首先我们要了解在模块地暖工况下,地暖管接触保温材料的面积到底有多大,与传统湿式地暖相比,差别有多少,对散热面的影响有多大。


同时,模块地暖是否还存在其他影响采暖效果的因素。为此我准备了两组地暖工况进行实验。



实验准备

工况1:传统湿式地暖。使用材料:绿羽2cm厚白晶板,镀铝反射膜,卡钉,地暖管。


工况2:模块湿式地暖。使用材料:绿羽EU400S围棋板,地暖管。



实验过程

 1、散热面差异 

在两组工况下我们可以发现地暖管与保温层均有接触,取5cm接触长度,根据计算,可分别得出接触面积。



工况1:从上图可以看出,仅管道下沿与保温层接触,5cm区域内,接触面积经实际测量计算为:5cm*0.18cm=0.9平方厘米。



工况2:从上图可以看出,围棋板底部HIPS膜的连接丝可抬起管道,管道底部并不会直接与保温层接触,即管道底部散热面不受影响。


只有管道侧面与蘑菇头部分接触。5cm区域内,接触面积经实际测量计算为:3.5cm*0.68cm=2.38平方厘米。


在湿式地暖中,回填层+饰面层组合成一个蓄热层,蓄热层把热量传递给房间,地暖管散热的目的是给蓄热层加热。因此,地暖管与混凝土回填层接触面积即散热面积,与保温层接触面积即影响散热面积。


根据计算可得,5cm区域内管道被混凝土完全包裹面积为:3.14*1.6cm*5cm=25.12平方厘米。


以上可得:

工况1:地暖管在挤塑板上影响散热面积占比为0.9/25.12=3.5%

工况2:地暖管道在模块上影响散热面积占比为2.38/25.12=9.5%


二者之间只相差6%,散热面差异很小


同时,两种工况不仅仅是散热面积的差异,还应当综合考虑回填层体积差异以及两种保温材料的性能差异。


 2、回填层体积差异 

两种工况在同样的回填层厚度下,工况2因为有蘑菇头固定体积的存在,回填层所需要的混凝土体积是更小的,所以管道只需要加热更少的混凝土即可(2cm回填层,混凝土减少25%,3cm回填层,混凝土减少17%)。



因此,工况2的情况下升温其实更快。不过由于湿式地暖在冬季使用时是常开的,升温速度在湿法上其实就是伪命题。


 3、保温材料的差异 

从热水热量到房间温度,基本是稳态传热的过程。在其他参数都相同的情况下,两种工况最大的区别是保温层材料的差异,其中,保温性能的差异就是指热阻差异。


热阻越大,保温效果越好。经测试,绿羽2cm厚白晶板的热阻是0.58㎡·K/W,EU400S的热阻是0.74㎡·K/W。


保温层底板厚度同是2cm,EU400S的热阻是2cm白晶板的1.28倍,并且在施工过程中,工况1卡钉的使用还会破坏白晶板,所以EU400S更节能。具体节能多少,我们可以通过ansys软件模拟出实际结果。


模拟条件:

进出水平均温度45℃,楼板120mm,室内温度20℃,楼板下室内温度18℃,管道管径16mm,管道间距150mm,管道流速0.5m/s。


结果如下图所示:


工况1:向上传热量为90.22W/㎡,向下传热量为25.7W/㎡。向上传热量占比77.81%。


工况2::向上传热量为107.26W/㎡,向下传热量为21.85W/㎡。向上传热量占比82.94%。


通过以上数据可得出结论,围棋板向上传热量和占比都同比白晶板高,因此围棋板的保温效果要更好。


结论

1.模块产品不影响地暖散热。在EU400S围棋板和2cm白晶板的对比中,地暖管与保温材料的接触面积差异在实际的采暖效果中体现不出来。


2.因两种保温材料构造不同,使用EU400S围棋板的工况下,地暖升温更快,向上散热量更高,节能效果更好。