木質(zhì)地板用地采暖方式研究探討

路志強(qiáng)

甘肅華能工程建設(shè)有限公司

1 前言

隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)冬季采暖舒適性追求不斷提高。近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，采暖技術(shù)革新加速，采暖木地板在新建住宅項(xiàng)目中應(yīng)用日益普遍，且具有節(jié)省空間、不影響室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)和節(jié)能高效等特點(diǎn)，逐漸取代了傳統(tǒng)的采暖方式。本文結(jié)合采暖木地板應(yīng)用現(xiàn)狀，深入研究了采暖木地板發(fā)熱方式及其原理，探討了采暖木地板發(fā)展前景，以期促進(jìn)采暖木地板技術(shù)應(yīng)用與推廣。

2 采暖木地板概述

采暖木地板是將發(fā)熱元件（如熱水管道、發(fā)熱電纜、電熱膜、碳素材料等）置于木地板下，通過(guò)自下而上熱量輻射，實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)熱量傳導(dǎo)，達(dá)到冬季采暖的目的。與傳統(tǒng)的采暖片式取暖方式相比，采暖木地板符合冷、熱空氣流動(dòng)一般規(guī)律，空間熱量分布更為均勻。由于采暖木地板特殊的加熱方式，對(duì)鋪地材料要求嚴(yán)格，要求選用熱傳導(dǎo)性能良好、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、抗變形的專用地采暖專用木地板。

根據(jù)調(diào)研，采暖木地板導(dǎo)熱系數(shù)是板材的首要要求，導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)控制0.04W/（m·K）~0.12W/（m·K）范圍內(nèi)，木地板不易散熱和導(dǎo)熱，滿足冬季采暖熱傳導(dǎo)性要求。木地板熱穩(wěn)定性要求木地板在供暖30min內(nèi)達(dá)到26℃~28℃要求。各區(qū)域表面溫度差異應(yīng)小于5℃，以滿足住宅內(nèi)均勻傳導(dǎo)熱量要求，避免因各區(qū)域溫差過(guò)大而影響采暖舒適性。同時(shí)，為防止木地板在使用過(guò)程中出現(xiàn)收縮、膨脹現(xiàn)象，要求板材具備較高的密度。

根據(jù)市場(chǎng)上木地板板材材質(zhì)，可將木地板分為實(shí)木地板、實(shí)木復(fù)合地板、強(qiáng)化木地板、竹地板等。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地采暖用木質(zhì)地板》（LY/T 1700—2007）劃分，可將采暖用木地板劃分為地采暖用實(shí)木復(fù)合地板、地采暖用浸漬紙層壓木質(zhì)地板和其他采暖用木質(zhì)地板。

3 采暖用木地板應(yīng)用現(xiàn)狀分析

根據(jù)采暖用木地板采暖方式劃分，可劃分為熱元件獨(dú)立采暖木地板和熱元件集成采暖兩種方式。其中，熱元件獨(dú)立采暖木地板應(yīng)用較為普遍，根據(jù)其取暖構(gòu)造形式劃分，可分為熱水輻射取暖、發(fā)熱電纜輻射取暖和電熱膜輻射取暖等。發(fā)熱元件集成木地板也被稱為自發(fā)熱木地板，該類型木地板發(fā)熱元件位于地板結(jié)構(gòu)中部，其發(fā)熱元件主要以碳素材料為主，主要包括長(zhǎng)絲碳纖維、遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫發(fā)熱紙、碳晶遠(yuǎn)紅外線薄膜和納米碳膜等，熱元件通電后內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，并向上輻射取暖。不同類型采暖木地板應(yīng)用現(xiàn)狀如下。

3.1 熱元件獨(dú)立采暖木地板

熱元件獨(dú)立采暖木地板是將木地板與發(fā)熱元件分離并分層鋪設(shè)的采暖木地板構(gòu)造，其中，發(fā)熱元件位于木地板下方，發(fā)熱元件與木地板之間加鋪保溫層，發(fā)熱元件與對(duì)面基層之間加鋪隔熱層。當(dāng)熱水管、發(fā)熱電纜或電熱膜通電后，其產(chǎn)生的熱量向上傳導(dǎo)、敷設(shè)，下層保溫隔熱材料阻止熱量向下傳導(dǎo)，保持熱量傳導(dǎo)的單向性，維持木地板表面溫度，實(shí)現(xiàn)冬季室內(nèi)取暖目的。

3.1.1 低溫?zé)崴椛洳膳?/p>

低溫?zé)崴椛洳膳遣捎脺囟鹊陀?0℃的熱水作為熱媒，熱水管置于木地板下循環(huán)流動(dòng)的冬季采暖方式。在低溫?zé)崴椛洳膳?，熱量的傳?dǎo)主要依賴于熱水管輻射傳導(dǎo)熱量，其次為室內(nèi)熱量對(duì)流傳導(dǎo)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，低溫?zé)崴椛洳膳瘋鳠崦嫦蛏?，在室?nèi)縱向形成“負(fù)溫度梯度”，垂直向室內(nèi)空氣溫度變化均為、平緩，在0.5m以下空間內(nèi)，由于木地板表面熱傳導(dǎo)對(duì)流換熱作用，室內(nèi)對(duì)流換熱均勻、高效，減少了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)效耗熱量，該方式具有經(jīng)濟(jì)性高、采暖性能良好、舒適性高等特點(diǎn)。在該類型采暖方式中，自上而下構(gòu)造依次為：木質(zhì)地板、隔離層、細(xì)石混凝土層、保護(hù)層、絕熱層、防潮層、找平層，熱水管位于細(xì)石混凝土層。在低溫?zé)崴椛洳膳瘧?yīng)用中，由于其構(gòu)造特點(diǎn)，主要采用濕式鋪設(shè)方法，過(guò)程中需澆筑細(xì)石混凝土，由于混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好在，且蓄熱能力強(qiáng)，可連續(xù)多年使用，施工技術(shù)較為成熟。近年來(lái)，隨著室內(nèi)裝飾施工技術(shù)的發(fā)展，逐漸發(fā)展出了干式鋪設(shè)技術(shù)，干式鋪設(shè)技術(shù)與濕式鋪設(shè)技術(shù)的區(qū)別在于以供熱板結(jié)構(gòu)替代熱水管和混凝土填充層（如圖1所示），供熱板厚度一般小于35mm，必要時(shí)可設(shè)置金屬導(dǎo)熱層，以提高采暖木地板傳熱性能。與濕式鋪設(shè)技術(shù)相比，干式鋪設(shè)技術(shù)施工方便，對(duì)原建筑基層結(jié)構(gòu)影響小，且易于維修維護(hù)。

圖1 低溫?zé)崴椛淠镜匕甯墒戒佋O(shè)構(gòu)造圖

3.1.2 發(fā)熱電纜輻射采暖

發(fā)熱電纜輻射采暖是借助低溫發(fā)熱電纜作為熱源的取暖方式。發(fā)熱電纜由熱線、冷線和接地屏蔽層和外護(hù)套組成。為了提高采暖效率，提高發(fā)熱電纜發(fā)熱量，發(fā)熱導(dǎo)線多采用合金電阻絲及碳纖維材料電纜，絕緣層材料通常采用耐高溫性能優(yōu)異的交聯(lián)聚乙烯，接地屏蔽層多采用編制成網(wǎng)的金屬層或沿發(fā)熱電纜縱向圍合形成的金屬帶。外保護(hù)套是保護(hù)電纜結(jié)構(gòu)的外結(jié)構(gòu)層，其材質(zhì)多為聚氯乙烯材料。

在發(fā)熱電纜輻射木地板鋪設(shè)時(shí)，其基本構(gòu)造與低溫?zé)崴茕佋O(shè)防水基本一致，可分為濕式和干式兩種鋪設(shè)方式。濕式鋪設(shè)方式與低溫?zé)崴苣镜匕逡恢?。干式發(fā)熱電纜輻射木地板多采用鋁合金管槽開(kāi)槽或管道敷設(shè)方式安裝，該方式具有敷設(shè)方便、成本低等特點(diǎn)。

3.1.3 電熱膜輻射采暖

電熱膜輻射采暖方式中，由電絕緣材料和發(fā)熱電阻材料組成的平面型發(fā)熱元件組成，根據(jù)其發(fā)熱性能，可分為高溫電熱膜和低溫電熱膜兩種，一般在室內(nèi)木地板采暖中多采用低溫電熱膜。電熱膜通電后，在電阻作用下，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能向上輻射實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。電熱膜輻射木地板構(gòu)造層自上而下依次為：木地板、電熱膜、鋁箔、聚苯板保溫層、隔離防潮層。由于電熱膜是電能取暖方式，不能直接用于地面輻射供熱，需加設(shè)PVC真空套管，起到保護(hù)線路和防水阻燃的作用，以滿足電熱膜層使用性能和使用安全要求。

3.2 熱元件集成采暖

熱元件集成采暖木地板是將發(fā)熱元件內(nèi)置于木地板構(gòu)造內(nèi)部，形成發(fā)熱元件與木地板集成化結(jié)構(gòu)。內(nèi)置面狀發(fā)熱元件經(jīng)通電后，分子結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量并向木地板結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)。熱元件集成采暖木地板結(jié)構(gòu)自上而下依次為：木地板裝飾面板、上層基材、木地板發(fā)熱層、下層基材、平衡層、木地板下鋪設(shè)隔熱保溫層。在集成熱元件采暖木地板中，發(fā)熱芯層材料為面狀碳素材料，其材料材質(zhì)可為碳纖維材料或納米碳墨材料，厚度一般為3μm，柔韌性良好，優(yōu)于電熱絲，可任意折疊、切割，且其材料性質(zhì)決定了只傳熱、不導(dǎo)電的特性，具有較高的安全性。隨著碳纖維材料的研究，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始研究碳纖維材料在集成采暖木地板中的應(yīng)用，但就目前營(yíng)業(yè)現(xiàn)狀來(lái)看，碳纖維發(fā)熱材料集成木地板生產(chǎn)成本較高，一般采用小徑級(jí)杉木內(nèi)置碳纖維發(fā)熱線材制備集成發(fā)熱元件木地板，其性能能夠滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，可在30min內(nèi)達(dá)到采暖溫度要求，木地板表面溫度保持在30℃~35℃范圍內(nèi)，且熱量分布均勻，導(dǎo)熱性能良好。

4 木地板采暖方式應(yīng)用前景及建議措施

4.1 木地板采暖方式應(yīng)用前景

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)約一半以上人口、地區(qū)需冬季采暖，而傳統(tǒng)的空調(diào)、暖氣片等采暖方式面臨占據(jù)空間大、能耗高等缺點(diǎn)，不適應(yīng)新時(shí)期綠色節(jié)能發(fā)展理念，且對(duì)住宅建筑裝修裝飾設(shè)計(jì)造成不利影響。再次背景下，木地板供熱逐漸取代了傳統(tǒng)的采暖方式，成為新建建筑項(xiàng)目的主流采暖方式。與傳統(tǒng)的采暖方式相比，木地板采暖方式具有節(jié)能、環(huán)保、調(diào)節(jié)溫濕度等特點(diǎn)，兼具功能性、裝飾性等功能，因此，木地板采暖將成為住宅建筑采暖的最佳選擇。此外，隨著我國(guó)政府大力推廣綠色建筑，倡導(dǎo)建筑綠色節(jié)能，采暖木地板具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.2 木地板采暖發(fā)展建議

當(dāng)前，隨著采暖木地板在住宅建筑項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用成果，但同時(shí)也面臨技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、售后等標(biāo)準(zhǔn)制訂滯后等問(wèn)題，因此，提出建議措施如下。

（1）加大技術(shù)研發(fā)力度。木地板作為現(xiàn)代建筑室內(nèi)裝飾裝修的重要材料，隨著消費(fèi)者對(duì)生活品質(zhì)的要求不斷提高，對(duì)木地板性能、質(zhì)量要求不斷提高。當(dāng)前，在采暖木地板研發(fā)中，為提高木地板采暖抗變形性能和熱穩(wěn)定性能，部分企業(yè)通過(guò)研究高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)、乙?；幚淼雀男约夹g(shù)或木地板鎖扣技術(shù)實(shí)現(xiàn)木地板產(chǎn)品改進(jìn)。

此外，隨著5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將木地板與智能溫控技術(shù)相結(jié)合是采暖木地板研發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域、部分企業(yè)將碳纖維電采暖系統(tǒng)進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，通過(guò)在電源電路設(shè)計(jì)中增加智能溫度控制器，可實(shí)現(xiàn)木地板采暖智能溫控和溫度報(bào)警，能夠有效提高采暖木地板溫度控制精度、節(jié)能效果。

（2）材料研發(fā)與應(yīng)用。在發(fā)熱元件研究和應(yīng)用方面，部分企業(yè)著眼于相變儲(chǔ)能材料和碳元素材料的研究和應(yīng)用。相變儲(chǔ)能材料是利用夜間用電低谷蓄能、日間熱量釋放的方法，以此降低采暖能耗，達(dá)到電網(wǎng)谷差調(diào)節(jié)的目的，改善采暖木地板被動(dòng)發(fā)熱模式。

（3）標(biāo)準(zhǔn)制訂。當(dāng)前，雖然我國(guó)采暖用木地板應(yīng)用日益廣泛，并取得了良好的應(yīng)用成果，但相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，僅有《地采暖用木質(zhì)地板》（LY/T 1700—2007）、《地面輻射供暖木質(zhì)地板鋪設(shè)技術(shù)和驗(yàn)收規(guī)范》（WB/T 1037—2008）和《低溫輻射電熱膜》（JG/T 286—2010）等行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其強(qiáng)制約束力不強(qiáng)，且制訂時(shí)間較早，隨著采暖木地板技術(shù)的發(fā)展，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和材質(zhì)發(fā)生了一些變化。尤其是集成式采暖木地板廣泛應(yīng)用，其市場(chǎng)前景巨大，但相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏，未能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量形成有效約束，導(dǎo)致市場(chǎng)上采暖木地板質(zhì)量參差不齊現(xiàn)象突出，嚴(yán)重影響采暖木地板技術(shù)應(yīng)用推廣并侵害了消費(fèi)者權(quán)益。甚至存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，應(yīng)結(jié)合采暖木地板發(fā)展趨勢(shì)，從國(guó)家頂層設(shè)計(jì)層面制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定采暖木地板安全性、穩(wěn)定性、節(jié)能性和環(huán)保性技術(shù)指標(biāo)，并明確相關(guān)性能指標(biāo)檢測(cè)方法，以便于質(zhì)檢檢測(cè)部門開(kāi)展質(zhì)量檢查和廠家約束自身產(chǎn)品質(zhì)量行為。

5 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)期背景下，隨著建筑行業(yè)發(fā)展，居民對(duì)生活品質(zhì)要求不斷提高，采暖木地板作為一種新興的采暖方式，具有節(jié)省空間、美觀、節(jié)能等特點(diǎn)，日益成為新建住宅項(xiàng)目冬季采暖方式的首選。同時(shí)，隨著采暖木地板材料、鋪設(shè)技術(shù)的發(fā)展，木地板呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)，其產(chǎn)品性能存在一定的差異。為了促進(jìn)采暖木地板推廣與應(yīng)用，行業(yè)企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)力度，錨準(zhǔn)用戶需求開(kāi)發(fā)新型發(fā)熱元件和構(gòu)造的采暖木地板，政府應(yīng)從規(guī)范行業(yè)和企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量角度出發(fā)，制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確木地板安全性、穩(wěn)定性、節(jié)能性和環(huán)保性技術(shù)指標(biāo)，促進(jìn)采暖木地板行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。