地暖(地面辐射供暖)是一种通过加热地面,以辐射和对流方式向室内均匀散热的供暖系统。其核心原理是通过埋设在地面下的管道或发热元件,将热量传递到地面材料(如瓷砖、木地板),再通过地面辐射和对流加热整个房间。以下是地暖的详细工作原理和分类:
一、地暖的基本工作原理
1、热源提供热量
地暖的热源可以是燃气锅炉、空气源热泵、电锅炉、太阳能等,加热水温(水地暖)或直接发热(电地暖)。
2、热量传递到地面
水地暖:热水(通常35~55℃)通过分水器分配到地暖管道(PE-RT或PEX管),在管道内循环流动,热量通过管壁传导至回填层和地面装饰层。
电地暖:通电后发热电缆或电热膜产生热量,直接加热地面材料。
3、地面辐射散热
地面被加热后,以红外辐射(占60%~70%)和空气自然对流(占30%~40%)的形式向室内散热,形成从脚部到头部的温度梯度,符合人体舒适需求。
二、地暖的分类及工作原理差异
1、水地暖(湿式/干式)
湿式水地暖(最常见)
结构:保温层(挤塑板)→反射膜→地暖盘管→水泥回填层(4~5cm)→地面装饰层。
特点:蓄热能力强,温度稳定,但升温慢(需3~6小时)。
干式水地暖(无需回填)
结构:预制沟槽保温模块直接嵌入管道,上方直接铺地板。
特点:升温快(30分钟~1小时),节省层高(仅3cm),但蓄热性差。
2、电地暖
发热电缆:电阻丝发热,类似“电热毯”,需回填水泥层(湿式)或嵌入地板槽(干式)。
电热膜:碳晶或石墨烯材料发热,直接铺设在装饰层下方,无需回填,适合局部供暖。
三、地暖的热量传递过程
1、热源 → 管道/电缆
水地暖:锅炉加热的水通过水泵推动循环,分水器控制各回路流量。
电地暖:电能直接转化为热能,温控器调节温度。
2、管道/电缆 → 地面层
热量通过热传导传递给回填层和装饰材料(瓷砖导热优于木地板)。
3、地面 → 室内空间
辐射散热:地面发射红外线,直接被人体和物体吸收,体感舒适。
对流散热:地面加热空气,热空气上升形成自然对流,均匀升温。
四、地暖的节能与温控原理
1、低温连续运行
地暖通常采用35~55℃低温水(传统暖气片需60~80℃),减少热损失。
2、温控系统
分室温控:通过房间温控器调节分水器电磁阀或电地暖通断,实现精准控温。
3、蓄热效应
回填层和地面材料储存热量,关闭热源后仍能持续散热(湿式地暖更明显)。
五、地暖 vs 传统暖气的优势
| 对比项 | 地暖 | 传统暖气片
| 散热方式 | 辐射为主,均匀无死角 | 对流为主,易有冷热不均
| 舒适度 | 脚暖头凉,符合人体需求 | 靠近暖气片热,远处冷
| 能耗 | 低温运行,节能20%~30% | 需高温水,能耗较高
| 空间占用 | 隐藏于地面,不占空间 | 需安装暖气片,影响布局
六、注意事项
1、地面材料选择:瓷砖、石材导热最佳,复合木地板次之,避免厚地毯。
2、升温控制:首次开启需缓慢升温(每天升5℃),防止地板开裂。
3、维护保养:水地暖每2~3年清洗管道,避免杂质堵塞影响散热。
总结
地暖通过“低温地面辐射”实现舒适供暖,核心在于均匀散热和蓄热效应。
水地暖适合长期使用的大面积住宅,电地暖适合小面积或补充供暖。
正确设计和施工是确保高效运行的关键!