老黃講干式第五十九期:為什么說13管鋁板干式地暖更適合兩聯供及地面調溫五恒系統?有哪些數據依據和應用優勢?
眾所周知,地暖空調兩聯供安裝方式有一次系統和二次系統之分,地暖末端有濕式地暖和干式地暖之分,地暖管有20管、16管和13管之分,如何配置地暖末端和緩沖水箱,使兩聯供系統既高效節能又安全穩定呢?本文重點分享DN13管干式地暖末端匹配空氣源一次系統及地面調溫的相關計算依據和應用優勢。
一、兩聯供一次系統和二次系統的主要應用場合
一次系統:通俗講就是主機與末端直接連接的系統,一臺主機與多個末端之間只有1個水回路循環泵。家裝兩聯供一次系統,總水容量較小,如采用帶內置泵主機,可直接連風機盤管和地暖末端,在主機回水側串聯1個小緩沖水箱,可消除主機頻繁啟停隱患,好處是系統簡單高效、穩定性高、節能省電。夏季用風盤制冷,冬季用地暖,業主操作簡單且售后麻煩少,是目前家用兩聯供的主流安裝方式。
二次系統:主機與大緩沖水箱之間有1個循環泵,水箱與末端之間各設1個循環泵,二次系統至少有“兩個泵”,形成了主機與水箱,水箱與末端至少兩個水回路循環,解決風盤對流末端與地暖輻射末端的水流量和流速差異問題,二次系統主要用于商用大系統、或夏季風盤與地暖供冷同時開啟的三恒五恒場合。
二、濕式地暖和干式地暖的主要性能差異
1、總成厚度差異:濕式地暖為2cm保溫板+4cm水泥回填層+3.5cm貼磚水泥粘接層+1cm地磚,總成厚度10.5cm,高于南方進戶門檻7.8cm標準,安裝時需抬門或換門;鋁板干式地暖為3cm防銹鋁板地暖模塊+3.5cm貼磚水泥粘接層+1cm地磚,總成厚度7.5cm,低于南方進戶門7.8cm標準,不需抬高進戶門。
2.升溫褪溫時間差異:濕式地暖房間升溫時間約8-10小時,褪溫時間約12小時,周期過長白天不能關地暖;鋁板干式地暖房間升溫約1-2小時,表面升溫約半小時,關機后可維持3小時采暖,白天可關地暖行為節能一半費用。
3.保溫性能差異:濕式地暖含蘑菇板等,采用2cm厚普通保溫板,回填后向下傳熱損失達30%;鋁板干式地暖采用3.5cm厚高強度保溫板,向下傳熱損失約5%,平均比濕式地暖保溫節能約25%!
4.使用效果差異:濕式地暖鋪地板的散熱量僅86W,導致南方地板區地暖效果普遍較差;鋁板干式地暖鋪地板的散熱量高達146W,確保了良好的地暖舒適度。
5.地面調溫差異:混泥土導熱率很小,因此濕式地暖在夏季地面調溫時,標況供冷量僅16W,且存在水泥含水量超標引起地板霉變隱患,不適合做地面供冷。干式地暖鋁板導熱率很高,標況供冷量高達46W,且無地板含水量超標隱患,可采用18℃以上高水溫地面調溫,大幅提高兩聯供及五恒系統的體感舒適度。
三、不同地暖管徑的主要數據差異
根據《JGJ142-2012輻射供暖供冷技術規程》D.0.1數據表,當流速0.3m/s時,DN16管和DN20管的比摩阻及流量數據如下:
DN16地暖管:比摩阻135.98Pa/s,流量124.13kg/h
DN20地暖管:比摩阻96.87Pa/s, 流量208.97kg/h
1、DN13地暖管的比摩阻和水流量計算數據
根據水阻力計算公式:
得出:DN13管的比摩阻為171Pa/s,流量為84.7kg/h,比DN16管的水阻力增大了26%,水流量減小了32%。
2、100平方DN13管兩聯供系統的總阻力計算
以實鋪地暖面積100平方為例(建面約150平方),采用DN13管10cm間距的全鋁板干式地暖,6臺風機盤管,配置小水箱和混水中心的一次系統,計算數據為:
DN13管最不利環路100米長的沿程水阻力計算:由(式1-1)可知:DN13管沿程阻力Py=RL=171*100=17100Pa=17.1KPa
100米長10平方13管啞鈴彎頭的局部阻力系數=32*1+0.5*6+3=38,該不利環路的局部阻力Pj=38*1000*0.3*0.3/2=1665Pa=1.7KPa
空氣源熱泵主機的內阻約50KPa,并聯風盤閥門的水阻力約25KPa,水箱的水阻力約20KPa,保溫分水器水阻力約15KPa,混水中心水阻力約15KPa(地面調溫用)
根據以上算出:該兩聯供系統的總阻力為:
P=Py+Pj=17.1+1.7+50+25+20+15+15=143.8KPa
3、DN13管兩聯供地暖的水流量計算:DN13管10cm間距干式地暖模塊每平方用管量為10M/m2,單塊面積1.08平方,需配置93張地暖模塊,配管長度L=10*100=1000m,按鋁板干式地暖設計規范,每路分水器管長不大于90米,共需12路分水器(8+4)
輻射末端總流量Q=84.7*12=847*1.2=1016.4dm3/h
選擇水泵時,實際總流量要取最大供水流量,并取正系數為1.2
所以,100平方DN13地暖末端總流量Q=1016.4*1.2=1219.2dm3/h=1.22噸/小時。
4、空氣源主機內置泵的揚程匹配
水阻力揚程單位換算:100Kpa=10m水柱
100平方DN13管兩聯供地暖系統的水阻力揚程為143.8Kpa=14.4m水柱
空氣源熱泵主機的內置泵揚程約18m水柱,故DN13管地暖末端的水阻力與內置泵揚程匹配度最高,DN16管12cm間距末端其次,DN20管15間距末端匹配度最低!
5、地暖管與均熱層的有效熱交換面積計算:
考慮正常管間距和管道內應力大小,計算得出DN20管、DN16管和DN13管與均熱層的有效熱交換面積大小為:
不同管徑 |
管外徑 |
管內徑 |
每平方管長 |
每100平的地暖管有效熱交換面積(m2) |
每100平的管道水容量(升)) |
DN20 |
20 |
16 |
5 |
15.7 |
95.5 |
DN16 |
16 |
12 |
6.5 |
16.3 |
73.5 |
DN13 |
13 |
10 |
10 |
20.4 |
78.5 |
數據顯示:DN13管的單位有效熱交換面積比DN16管增加了25%,比DN20管增加了30%,因此DN13管的地暖散熱量相應最大,更適合低水溫輻射供暖!
鋁板均熱層導熱率為237W/(m.K),混泥土均熱層導熱率為1.28 W/(m.K),相對提高了180倍,因此DN13鋁板干式地暖散熱量遠高于DN16和DN20濕式地暖末端,可相對提高40%以上!
四、DN13管鋁板干式地暖在簡化優化兩聯供系統的主要技術優勢
通過以上數據,我們可以得出:DN13管鋁板干式地暖更加適合空氣源兩聯供一次系統,因此可大幅簡化兩聯供配置并具有以下技術優勢:

1、DN13地暖管末端水阻力匹配讓地暖更高效:DN13管地暖末端的水阻力大,與空氣源主機的內置泵揚程匹配度高,更適合做一次系統,讓兩聯供配置更簡單、運行更高效。
2、鋁板干式地暖散熱量大讓兩聯供地暖更舒適:鋁板導熱率是混泥土的180倍,45℃鋁板干式地暖鋪地板散熱量高達125W,而濕式地暖鋪地板的散熱量僅86W,相同水溫下的表面溫度比濕式地暖提高約5℃、房間溫度提高約3℃,熱舒適度更高,完全消除了濕式地暖兩聯供冬季地板區不夠熱的隱患。
3、干式地暖模塊保溫好讓系統更節能:鋁板干式地暖保溫層厚度為3.5cm,面層蓄熱量小,向下傳熱損失僅5%;濕式地暖的保溫層厚度為2cm,面層蓄熱量大,向下傳熱損失高達30%,相對保溫節能25%,鋁板導熱升溫快,白天可關地暖行為節能約50%,可讓兩聯供地暖大幅節能省電,其投資節能回收期約10年。
4、干式地暖厚度薄不需抬高防盜門:防銹鋁板干式地暖貼地磚的總成厚度7.5cm,鋪地板僅5cm,低于南方住宅進戶門檻高度,安裝時不需抬高防盜門;濕式地暖兩聯供安裝時需要抬門或換門。
5、鋁板干式地暖供冷量大地面調溫更安全:DN13管10cm間距防銹鋁板干式地暖供冷量大,國家檢測報告高達46W,可高水溫供冷根除結露隱患,冷熱反應快控制精準;普通濕式地暖供冷量小,存在低水溫供冷結露風險、高水溫供冷效果差、輻射對流比低體感舒適度差、水泥層蓄冷含水量超標地板霉變隱患等問題。
五、如何做好高效兩聯供及地面調溫及五恒系統
1、要把家裝兩聯供做得更加高效和穩定,得先簡化系統配置,優先采用一次系統,按加大末端阻力匹配主機高揚程泵的原則,依據以上數據可得出:DN13管10cm間距地暖末端為兩聯供一次系統的水阻力匹配度相對最佳方案。
2、要把兩聯供地暖溫度做得更高,則采用鋁板導熱的干式地暖末端,地面溫度和房間溫度相對最高,在45℃低水溫下,比濕式地暖表面提高5℃、房間提高3℃;相對降低3-5cm地面高度,和25%左右的保溫節能費用,并具有保護地板防潮防霉變、為樓板減震隔音、提高地面舒適腳感等多方面附加功能。
3、要做好兩聯供地面調溫系統,則需選用供冷量大的全鋁板干式地暖高效輻射末端,輻射對流比高,能確保良好的體感舒適度,可采用18℃以上高水溫供冷,無結露隱患,也無水泥回填層蓄冷地板含水量超標霉變隱患;只要增加1套混水中心,把供冷水溫設定20℃即可做高效地面調溫。最好采用干式風機盤管,可確保更好的調濕調溫效果。
4、要做好高效的輻射空調五恒系統,應先了解現有五恒系統太復雜的技術原因,主要是輻射末端的單位供冷量和鋪設面積過小,且輻射末端安裝結構的保溫性能較差!受石膏板導熱率過低和裝修打壞管道風險過高的雙重制約,客觀上需要較低的供冷水溫,否則難以降溫,但用低于露點的低水溫做輻射供冷,本身就存在隨時結露的風險,需要精準聯動除濕新風和氣溫變化而提前變動水溫,自然就需要一套復雜的控制系統,這大幅增加了業主操作難度和使用風險!現有毛細管和DN10管輻射板,均存在末端水阻力大、水流量小、鋪設面積受限等不利因素,都要求采用大水箱和混水泵站、聯控雙冷源新風除濕機做二次系統,但因兩者水阻力不均,存在相互搶水制約性能發揮的內耗現象嚴重,導致系統調試復雜穩定性過低。
如采用帶頂地保溫的DN13管全鋁板干式高效輻射模塊,就徹底改觀了:單位輻射供冷量平均提高約40%,能有效降低室內約40W負荷,頂地鋪設可增加一倍的輻射面積,用18℃高溫水頂地輻射,可提供約90W的輻射供冷量,除濕新風和餐客廳干式風盤提供約50W對流制冷量,可輕松實現普通住宅的夏季降溫和60%輻射對流比的雙重數據指標,確保五恒系統良好的體感舒適度。另外,餐客廳配置1臺干式風盤,適當增加會客廳的對流制冷量,可消除人多聚會或吃火鍋不悶的大問題,滿足五恒系統動靜分區的個性化設計理念。干式風盤可16℃以上高水溫制冷,水阻力與DN13管輻射末端相當,可用16地暖管套保溫連接保溫分水器,一管到底施工簡便且無接頭滲水隱患,完全消除對梁打大孔的安全隱患,配置一臺直彭式新風除濕機,即可穩定實現五恒系統的各方面功能。控制方面采用“房間分室露點控制、空氣品質集中顯示”的簡化模式,可大幅降低業主對五恒系統的操作難度和使用滿意度!
