了解地暖
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  • 来源:  发布时间:2014-04-18  浏览:1209



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    Let's talk
    About ----地暖
    所謂地暖:
    改造整個地面成為一個大型熱對流器,利用熱空氣往
    上昇的自然現象,將熱氣集中在人的活動空間,亦保留部份
    水份於室內。
    地暖的發展進程:
    許多歐洲寒帶地區自 100 多年前即以燒煮熱水透過牆邊
    或牆角的鐵管來溫暖室內空間,至今許多 30 年以上的歐美
    住屋還是以此種方式取暖。1926 年,挪威 Nexans 發明了合
    金發熱電纜,而開始了電地暖的應用,至今歐美的電地暖還
    幾乎全部使用合金發熱電纜;同時,這廿年來,水暖用之管
    道品質亦隨著化工業的發達而改良,新型的水暖管亦屏除了
    漏水的風險,絕大多數的新屋是採用水地暖。
    目前世界的供暖現況是對流器取代鐵管壁暖,也是現今最
    多與最主要的取暖方式;而地暖都使用在較高檔的住屋內,
    水地暖的使用者又遠多於電地暖。
    至於電地暖與水地暖的選擇,應視所處環境、條件與個人的
    主觀需求與感覺來決定了!
    地暖相關知識:
    1.  地暖產業界習稱地暖(Floors Heating) 為 Radial heat(輻射熱); 按
    物理學的正確說法應是 Convection heat(對流熱) 。
    2.  許多地暖業者說其地暖源直接以遠紅外線輻射人體並滲入人體激發水
    份讓人體溫熱,這是在誤導眾人相信其地暖有特異功能。事實上,所有
    電地暖都是電阻發熱系統,通電後,熱源體產生之電阻熱傳導
    (Conduction) 給周遭的包覆體後,再傳導給地面材,地面材再傳導給
    氣體分子,熱氣體分子較輕而往上流動形成熱對流(Convection)現象。
    紅外線、遠紅外線都是熱線,其波長介於紅光與微波之間,沒有穿透非
    透明體的能力,才能被用於製造測溫、測距離、防盜感應之器具。
    熱能本就是人類生存與力量的泉源,適切的熱能可以治療、復健、健
    生養生,絕對零度以上的萬物皆是遠紅外線物質,兩物質沒有溫差就
    無能量轉移,當然地沒有遠紅外線能量轉移的問題。
    而把熱能的功效以遠紅外線包裝成一套健生理論是源自日本,爾後許
    多日中台韓的商人與莫名其妙的學者聯合推出許多遠紅外線產品。
    3.  地暖電阻熱是完全可以電學的理論、公式來描述的:
    (1). 大部份的電地暖都是 PTC 效應,意指隨著溫度昇高,單位時間內消耗之電
    流變少,發熱量亦變少。電能轉成熱能完全依照能量不滅定律,並沒有何
    種系統較省電的問題。
    (2). 安培定律所講述的是電流產生磁場的右手法則,與電磁波毫無關聯 ,相反
    方向的電流所產生之電磁波並無法相互砥消。電磁波祗能靠屏蔽層消減,
    如鋁片、銅網等屏蔽層常被使用。
    (3). 於 2001 年,日本與歐洲科學家共同研發而成一種摻了碳墨物質的高分子
    塑料電阻,其電阻與溫度的對應關係並不像一般 PTC 的近乎直線的關係,
    而是到達某一溫度,電阻變成近乎無限大,而達到限溫的效果。但其缺點
    是隨著使用年限的增加,產出功率的能力一直降低。
    4.  發熱電阻的種類:
    (1). 合金發熱電纜: 自 1926 年起使用至今,以鎳鉻為主成份,有些廠
    商因成本或技術問題,會摻入鐵、銅等。包覆體為
    鐵氟龍或矽膠,臺灣無法生產純鎳鉻發熱合金。 
    (2). 碳素發熱電纜:新材質,功率不穩定。 臺塑正在研發此類碳素材質。
    (3). 高分子自限溫電熱伴帶:   於 2001 年,日本與歐洲科學家共同研
    發而成。以聚合度來決定電阻大小,但
    其熱功率隨使用年限遞減,適用於管路
    的保溫而不
    適用於建築
    物結構內。
    (4) PET 電熱膜:   包覆體全是 PET(保特瓶材料), 不耐於 65 度 C 以上
    的環境。
    1). 合金電熱膜:蝕刻鎳鉻合金電阻線路,功率穩定。
    2). 碳墨印刷電熱膜: 將碳墨漿液印在 PET 上形成電阻線路,因為印刷的厚度
    不易均勻,因此功率不穩定,常另以銅箔載流條
    來改善此狀況。
    3). 碳素纖維電熱膜: 將纖維紙或布浸泡在碳墨漿液裏後,再以 PET 包覆,功
    率亦不穩定;  或是以紡織或造紙工藝製成纖維
    布或紙。
    4). 高分子電熱膜 :以碳墨摻在高分子(聚乙烯--等)裏,以聚合度來控制成
    品之功率,將其塗佈在 PET 膜上,其優點為能自
    限最高溫,缺點是功率遞
    減,壽命不長。並不適合
    建構於耐久的建物結構
    中。 
    歐美幾乎無人使用電熱膜作為地暖之用,而中國一線城市也主要使用歐
    洲合金電纜,電熱膜主要用於二三線城市。
    5. 地暖與中央空調的比較:
    地暖  中央空調
    合乎物理學?  由下往上對流,熱度集中在人身
    高度,相對節能
    發熱源置於空間上方,以風扇改變自然
    對流方向,必須多提高 3 度 C 以上
    空氣清淨度  暖氣徐徐上昇,不攪動空氣  攪動空氣,塵蹣飛揚,尤其沉澱於機器
    內的懸浮微粒
    生活舒適性  保留適量水份於室內,皮膚、呼
    吸系統都很舒服,足底溫熱健生
    室內水份幾乎消失,使多數人的呼吸
    道、皮膚乾癢難耐,足底尤感寒意
    適用空間  住家  商用空間
    6.電地暖三大風險:  局部過熱、漏電、電磁波
    (1). 局部過熱: 對於表面材是低熱導率的木地板較為重要,可高密度設置
    限溫晶片來消除此風險。
    (2). 漏電:這是關係到使用者安全的嚴肅問題,但是可以雙重安全的設計
    來 100%消除此風險----全面接地及安裝漏電斷路器。
    (3). 電磁波: 可以設置電磁波屏蔽層(銅網、鋁片)  來消除此風險。
    電熱膜是無法龜避上述任一風險的。
    7.關於電熱膜:
    (1).由於電熱膜最早被引入國內,而眾人對地暖的一切都還甚感陌生時 ,在
    貿易商的吹噓下,被塑造成高科技的神祕產品,又讓眾人無法分辨優劣
    及其說法之正確性。
    (2).電地暖的領導品牌都來自北歐,而該等北歐廠商生產之電熱膜祗使用於
    天棚,地暖全衹使用合金發熱電纜,日本無一廠牌能列入全球或中國市
    場的領導品牌中。
    (3).中國電地暖的引入約早台灣十年,經過百家爭鳴後,現在北京、上海或
    其它二線的豪宅還是以北歐合金發熱電纜為主。 
    (4).電熱膜的形式很多種,但是基本性質都是不耐外力、不耐高溫、功率不
    穩、使用年限短。
    (5).電熱膜最常吹噓的特點如下:
    A.以遠紅外線能量溫熱人體-闢謠: 遠紅外線復健燈照射人體時, 立刻感覺溫熱(光速=30 方公里/
    秒)  ;但是電熱膜開啟後許久才會有感覺,當覆蓋上地板後,更
    費時數十分鐘才有點感覺,此熱量是完全經由覆蓋體傳導、 空氣
    對流而來,絕非遠紅外線的輻射。
    B.以研究機構測試的射出率值來証明其為遠紅外線物質並具穿透能力-闢謠: 工研院報告之射出率是對照黑體(=1) 得出之數值:在遠紅外線
    波段,有機物都在 0.7 以上;大部份氧化物、碳化物都在 0.9
    以上, 許多紡織品都是摻入或覆蓋此二類物質而稱為遠紅外線機
    能布,製成衣物稱為發熱衣 , 它們的機能在保留人體發出之部份
    熱量(事實效果極低) 。電熱膜用射出率來輔證穿透力是牛頭不對
    馬嘴的說法。  行政院原子能委會網站
    (www.aec.gov.tw/knowledge/index_01_1-1.php) 說明所有紅
    外線都是熱線 , 波長大於紫外光的射線是無法穿透非透明體的。
    C.能控自控溫度-闢謠: 所有地暖系統都必須以溫控器來控制溫度。有些地暖系統為了
    提高安全性而增加自限溫功能,市面上有三種方式: (一) Top 
    E-board 的並聯式自限溫晶片組。(二)  美國 Calorique 的串聯
    式自限溫晶片組。(三)  使用摻碳墨之高分子塑料為發熱體-但
    其功率隨年限衰減、壽命不長,並不適合使用於建物結構內。
    D.零電磁波-闢謠:  不管發熱體為何,只要電流通過就會產生電磁波。像碳素製成
    之發熱電纜、碳墨高分子塑料製成之發熱帶都以銅網屏蔽層包
    覆,但當此類物質製成之電熱膜的包覆體為 PET 時,其結構就
    無法設置電磁波屏蔽層。
    E.省電節能-闢謠: 所有電地暖都是單純的電阻發熱,完全按照能量不滅定律將電
    能轉換成熱能,沒有何系統較省電的問題。
    G.耐撞擊-闢謠:  碳墨發熱線路與載流條的接點太多,必須在地板下方置放緩衝
    墊以減緩外力。
    H.耐高溫-闢謠:  PET 在 65 度以上就會開始軟化,80 度 C 以上就可能產生氣泡、
    分層。 
    8.各類電地暖系統特點與比較:
    合金電纜  TOP 
    E-board
    印刷電熱膜  合金電熱膜  高分子塑
    料電熱膜
    發熱來源  鎳鉻合金電
    阻線路
    鎳鉻合金電
    阻線路
    碳墨電阻線
    鎳鉻合金電
    阻線路
    以聚合度
    構成電阻
    大小
    安金工作環
    200 度 C 以
    200 度 C 以
    65 度 C 以下  65 度 C 以下  65 度 C 以下
    包覆體  矽膠等耐
    200 度C膠
    矽膠等耐
    200 度C膠
    PET(寶特瓶
    材料)
    PET(寶特瓶
    材料)
    PET(寶特
    瓶材料)
    昇溫速度  快  快  慢  快  慢
    電磁波隔離
    有  有  無  無  無
    接地結構  有  有  無  無  無
    內建限溫晶
    無  有(每坪 4
    個以上) 限
    溫 50 度 C
    無  無  無
    耐外力撞擊
    保護
    ?  有  無  無  無
    塑化劑
    (DEHP) 的
    釋出
    無  無  隨溫度上昇
    而增加
    隨溫度上昇
    而增加
    隨溫度上
    昇而增加
    致癌物(銻) 
    的釋出
    無  無  隨溫度上昇
    而增加
    隨溫度上昇
    而增加
    隨溫度上
    昇而增加
    上膠性  不行  可充分膠固
    木地板
    不行  不行  不行
    鑿釘性
    ( NAIL 
    DOWN)
    不行  可充分釘固
    木地板
    不行  不行  不行
    實木或複合
    地板適用性
    不佳  最佳  不佳  不佳  不佳
    石材面板  最佳  不行  不行  不行  不行
    卡扣仿木耐
    磨密集板
    不佳  最佳  可以  可以  可以
    9. 合金發熱電纜品牌、市場分析:
    世界市場領導品牌: (大至小排列)
    挪威 Nexans, 丹麥 Danfoss, 芬蘭 Ensto, 瑞典/美國 Raychem
    中國市場領導品牌: (大至小排列)
    挪威 Nexans, 丹麥 Danfoss, 德國 Crowning, 芬蘭 Ensto, 
    中國安澤
    已進入臺灣市場之品牌: (入台先後順序排列)
    瑞典 Heatcom, 丹麥 Danfoss,  臺灣德浦 Top, 美國 Raychem, 
    德國 Halmburger,挪威 Nexans, 芬蘭 Ensto.
    各種釆暖方式與其施工要點:
    釆暖分成兩大類: 一. 水暖。 二、電暖。
    一.  水暖  :
    有兩種型式:   (1) 對流器   (2) 地暖
    (1)對流器
    入水溫度: 70 度 C 以上。
    裝設位置: 儘量在窗戶下方。
    特點: 最適合寒帶國家集中供暖的各種建築物使用,也是使用最廣的釆
    暖方式。
    (2)地暖
    入水溫度:45 度 C 至 55 度 C
    施工要點: (a) 如果是軟底施工, 總預留厚度祗增加保溫層厚度(1 至 2 公分).
    (b) 如果是硬底施工,總預留厚度增加 3-4 公分(已含保溫層厚度).
    (c) 受覆蓋的水暖管絕不能有接頭。
    (d) 水管內的氣壓排出裝置及水加熱後膨脹的調節壓裝置很重要。
    (e) 水地暖優劣的關鍵點在於塑料管的品質。其材質有 PERT 、 PEXa、
    PEXb、PEX-ML5、HKS 複合管等等,不管歐洲開發出何種管子,
    中國一定有許多廠家生產出類似的產品。
    二. 電暖 (主要是地暖型式)
    分為兩大類:   (1) 合金發熱電纜 (知名品牌大都產於北歐)
    (2) 電熱膜 (主要產於中國、韓國、日本)
    (1)  合金發熱電纜 –
    (一). 使用於石材下方:
    施工要點: (1) 軟底施工, 多預留 1 至 2 公分置放保溫層。
    (2) 硬底施工,多預留 2.5 至 3.5 公分(置放保溫層、鐵網、合金發
    熱電纜)。
    (3) 國外多採取飄浮式施工,國內由於地震多,在每片保溫層間會預
    留空隙,讓石材泥層與基礎面接合。
    (4) 未曾聽聞地暖造成面材爆裂,面材常因夏季時太潮而造成石材突
    起,冬季太冷而爆裂。寬面將置放防膨脹條。
    (二). 使用於木地板下:
    ** 國外作法---架設龍骨後,將電纜置放在龍骨之間,通電後利用熱空氣對流方式
    將熱量傳給木地板,有三缺點:
    (1). 傳熱速率慢。
    (2). 腳踩感覺不踏實。
    (3). 因使用之釘、膠範圍太少,日後恐有鬆動、雜音等缺失。
    **國內採用 E-board 創新施工法---(E-BOARD 是以合金電纜為發熱源的創新結構)
    施工特點: (1) 因為受溫度濕度的影響,任何木地板都有變形的傾向,尤其臺灣
    潮濕季節甚長,木地板必須充分上膠上釘固定於底板上。
    (2) Top E-board 既是發熱板又是固定木地板的底板。
    (3) 發熱源絕不會接受到任何外力。
    (4) 可以完成全面接地,並已設置電磁波屏蔽層。
    (5) 若使用超耐磨仿木地板,不用上釘上膠。
    (6) 施工預留高度祗須增加 1 至 2 公分的保溫層。
    ____________________________________________________
    (2) 電熱膜 ---祗能勉強使用於超耐磨仿木地板
    為了防上日後外力無止境的衝擊,必須在電熱膜上方舖上一層緩衝
    墊,但是國內業者為了提昇發熱速度及增加施工的容易度,都不如
    此作,而去賭不施作保護層產生損壞的機率。
    ______________________________________________________
    地暖地板結構剖面圖
    (一)木地板電地暖系統
    總厚度: 3.2cm to 5.6cm 
    (二)石材地暖系統 ---------(電地暖軟底施工)
    總厚度: 5.2cm 至 8.0cm
    (水地暖軟底施工)
    總厚度: 5.2 至 8 cm
    ※※※※※
    (電地暖硬底施工)
    總厚度: 3.7 至 5 cm
    (水地暖硬底施工)
    總厚度: 4.7 至 7 cm
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