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地暖系統水溫不低、流量也充足,但房間還是不熱?問題出在哪里?

2021-10-16

在回答房間為什么不熱這個問題前,首先要弄懂,影響熱量的兩個因素到底是什么?

這個問題很關鍵,很多朋友認知里的誤區和盲區都來源于此,所以需要詳細分析以加深印象,而并非直接說出答案。一般情況下可以認為流量的大小和水溫的高低會影響末端散熱量的多少,而“二般”情況下并非如此。

為什么可以認為是流量和水溫

先分析為什么可以認為是流量和水溫??梢栽囅胍幌拢寒敺块g內暖氣片的型號和室內空氣溫度已經確定后。

1.此時改變供水溫度會影響暖氣片的散熱量:在給這組暖氣片供應相同流量的前提下,80℃供水時的散熱量會高于60℃供水時的散熱量。

2.改變流量也會影響散熱量:在給這組暖氣片供應相同水溫的前提下,每小時供100L熱水肯定比供1滴熱水時的散熱量大。

總之,對于同一個時刻的同一組暖氣片,水溫越高、流量越大時,其表面溫度越高、向房間散發的熱量就越多。

暖氣片的平均水溫、空氣溫度與散熱量之間的關系

同一組暖氣片的平均水溫和房間內空氣溫度的差值越大時,其向房間散發的熱量越多,而這個差值就是暖氣片的一個重要參數:過余溫度ΔT。即:ΔT=(t供+t回)/2-t空。

其中t供為供水溫度,t回為回水溫度,t空為室內空氣溫度。

比如供水溫度95℃、回水溫度70℃、空氣溫度18℃時,ΔT=(95+70)/2-18=64.5℃;

供水溫度80℃、回水溫度60℃、空氣溫度20℃時,ΔT=(80+60)/2-20=50℃。

當提高某組暖氣片的供水溫度且其它條件不變時,該組暖氣片的回水溫度會隨之升高,因此平均水溫升高、ΔT變大、暖氣片的散熱量增加。

當增加某組暖氣片的流量且其它條件不變時,充足的流量也會使回水溫度升高、平均水溫升高、ΔT變大、散熱量增加,只是增加的比例相對較少。

地暖也是同樣的道理:對于同一套地暖,當供水溫度越高、流量越大時地面越熱、散熱量也越多。所以我們說,一般情況下可以認為影響熱量的兩個因素是流量和水溫。

系統水溫也不低、流量也充足,但房間還是會不熱,這又是為什么呢?

相信你已經按捺不住要反駁我了,因為實際工作中經常發現:系統水溫也不低、流量也充足,但房間還是會不熱,這又是為什么呢?

我們先來看一個案例。2015年的冬天我處理過這樣一個售后:業主報修家里地暖不熱,三室兩廳,建筑面積120多平,地暖實鋪面積約80平,熱源是集中供暖,系統中沒有混水也沒有外置泵,全屋木地板,分水器在廚房,室內空氣溫度在16℃左右。

在集中供暖地區,因為整棟樓都在采暖,所以正常情況下不開暖氣也應該有這種溫度。這也就反映出一個問題:業主家的地暖幾乎不向房間內散發熱量;或者雖然地暖散熱量不少,但房間需要的熱量更多;總之地暖散發的熱量僅僅能夠讓溫度升高到16℃。

進門后我先摸了一下木地板——冰涼,是幾乎沒開地暖的那種涼;我又摸了廚房的瓷磚地面——燙手。廚房推拉門的一側是瓷磚、另一側是木地板,瓷磚燙手,木地板冰涼,原因一目了然。

接著我打開櫥柜,看了看系統的供回水溫度:供水60℃,回水58℃。

這就是我們說的二般情況:供水溫度60℃,這個溫度對地暖來說不是太低而是太高了,同時系統中沒有出現供水熱回水涼的現象,說明在當前工況下,流量還是比較充足的。

其實地暖也是一種散熱器。

我們公司辦公室的采暖系統采用空氣源熱泵+地暖的方式,整套系統根據設定好的時間間斷運行,下班前提前關、上班前提前開。辦公室有兩面外墻,墻上全是大玻璃窗,但即便如此,在冬天的大部分時間里,系統的供水溫度只需要35℃左右,室溫也能達到20℃。

供水溫度60℃的地暖,還沒有水溫35℃的暖和,這是為什么?原因在于個案例中,木地板的表面溫度太低了。當時用戶家的地面溫度只有18℃左右,空氣溫度16℃左右,地面溫度和空氣溫度的差值為:18℃-16℃=2℃。此時每平米地暖向房間散發多少熱量呢?有一個公式可以幫助我們計算出大概的數據:Q=8.92×(t地-t空)1.1=8.92×21.1=8.92×2.14≈19W·h

Wh是什么單位?我們平時習慣的熱量單位是W呀!我們要分清熱量、功、功率三者之間的關系和相應的單位。初熱量的單位是卡路里(cal),功的單位是焦耳(J),功率的單位是瓦(W)。一開始物理學家們并不知道熱量和功之間的關系,甚至一度認為熱量是一種物質,直到英國物理學家焦耳通過實驗發現了熱量與功之間數量上的轉換關系,得出了1卡=4.1840焦耳這個關系式,自此就可以用做功的多少來形容熱量的多少了,這就是熱功當量。后經物理學家多年實驗修正,目前物理學中公認的是:1cal=4.1868J,為了計算方便,可取1cal=4.2J,后來J成為了功和熱量的單位。

卡、大卡/千卡:1卡路里簡稱1卡,1大卡=1千卡=1kcal=1000cal;1克水在1個大氣壓下溫升/溫降1℃時,吸收/釋放的熱量即為1cal。

焦、千焦:在作為功的單位時,1J相當于1牛頓的力使物體在力的作用方向上移動1米時所做的功,如果這個做功的時間總共用了1s,則其功率為1W。

功率=功/時間,即:1W=1J/s,則:1J=1Ws=(1/3600)Wh,所以Wh是功的單位,同時也可以看做是熱量的單位。

我們再用熱功當量將kcal換算成Wh。

1kcal=1000cal=4186.8J=4186.8W·s=(4186.8/3600)Wh=1.163Wh。即:1kcal=1.163Wh。

則:1kWh=1000Wh≈860kcal,也可以描述為:1kW=860kcal/h。

所以如果描述一臺壁掛爐的輸出功率是24kW是對的,但不能說熱量是24kW,原因在于熱量的單位并不是W或者kW。但因為24kW的功率與24kWh的熱量在數值上是一樣的,再加上我們表述熱量或功率時默認的時間單位都是小時,慢慢的我們養成了用kW來形容熱量多少的習慣,同樣的例子還出現在空調上,比如我們會說一臺1匹的壁掛機,其制冷量約為2.5kW,制熱量約為2.8kW。其實不管我們用哪個單位去表述熱量的多少,只要明白知識點背后的含義就可以了。

為了避免不必要的麻煩,我們盡量用W和KW來作為熱量和功率的單位。計算每平米地暖的散熱量,還有另外一個公式,我們再進行一次驗算。

公式為:t地=t空+9.82×(Q/100)0.969

將案例中的數值代入公式中得:18=16+9.82×(Q/100)0.969。求得:Q≈19W·h

兩個公式的計算結果基本一致,但個計算起來更方便一些。

地面溫度是決定房間溫度的重要因素

該案例中選擇的木地板和防潮墊熱阻較大,這就像在蓄熱層上方加了一層保溫,影響了蓄熱層向地面傳熱,所以地面溫度較低;當60℃的供水進入地暖管循環時,只能散發很少一部分熱量,因此溫降很小、回水溫度較高。

木地板的熱阻雖然比瓷磚高,但并非的木地板都不能用于地暖,作為暖通公司的人員,我們有責任在方案設計初期,了解清楚業主家的地面材質,如果選擇木地板時,要及時提醒其與木地板供應商對接好,選擇適合的木地板,否則后期出現不熱的問題時,可能只有拆地板或者把地暖改成暖氣片這兩種選擇了。

從這個案例中我們得到了什么知識?

影響熱量的兩個因素有時不能理解為流量和水溫,準確說應該是流量和供回水溫差,通過這兩個參數就能計算出某個末端或者整套系統散發的熱量了。上面木地板案例中,采暖系統向房間散發的總熱量有多少呢?我們不妨用兩種方法進行計算。

方法一:用單位面積的平均散熱量和總散熱面積進行計算。上面我們得到的數據是:每平米地暖每小時向上的平均散熱量約19W,總共80平地暖,總散熱量約為:19W×80=1520W,這項數據雖然不夠精準,但作為參考數值還是沒有問題的。

方法二:利用熱量—質量計算公式進行計算。

地暖系統水溫不低、流量也充足,但房間還是不熱?問題出在哪里?

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