模擬地采暖環境對木質地板導熱效能影響研究

李晨琦 毛磊 王齊

摘要： ?提出一種基于模擬室內地采暖環境下對木質地板導熱效能的檢測方法，將1 m3氣候箱作為環境模擬艙的基礎設備，通過制冷、換氣系統調節1 m3氣候箱箱內溫度。箱內溫度、濕度、換氣率均可進行調節并保持恒定，模擬地熱條件的加熱平臺安裝至環境模擬艙內底部，進而達到模擬地采暖環境的目的。將待測木質地板正面朝上放置在氣候箱內的加熱平臺上，通過模擬室內環境溫度、濕度對木質地板的導熱效能進行測試，依據此方法獲得的導熱效能測試結果更接近自然使用環境。

關鍵詞： ?導熱效能； ?地采暖環境； ?木質地板

中圖分類號： ? TS 866 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：１００1 － 9499（２０23）02 － 0050 － 03

Study on the Influence of Simulated Floor Heating Environment

on the Thermal Conductivity of Wood Floor

LI Chenqi MAO Lei** WANG qi

（Heilongjiang Institute of Wood Science， ?Heilongjiang Harbin 150081）

Abstract A detection method based on the thermal conductivity of the wood floor under the simulated indoor heating environment is proposed. The 1 m3 climate box is used as the basic equipment of the environmental simulation chamber， and the temperature of the 1 m3 climate box is adjusted through the cooling and ventilation system. The temperature， humidity and air exchange rate in the box can be adjusted and kept constant. The heating platform simulating the geothermal conditions is installed at the bottom of the environmental simulation chamber， so as to achieve the purpose of simulating the ground heating environment. The wooden floor to be tested is placed face up on the heating platform in the climate box， and the thermal conductivity of the wooden floor is tested by simulating the indoor environmental temperature and humidity. The thermal conductivity test results obtained according to this method are closer to the natural use environment.

Key words thermal conductivity; ground heating environment; wood floor

導熱效能是地采暖地板熱物理性能的重要指標之一，有效保證實木地板的熱穩定性木質地板的導熱效能優劣對于冬季提供地采暖房間溫度起到至關重要作用[ 1 - 3 ]。按照LY/T1700-2018 《地采暖用木質地板》行業標準中規定的檢測方法在檢測不同類型木質地板的導熱效能指標時，因設備條件的需要，試件尺寸為150 mm×70 mm，放置于密閉的腔體內部加熱，測量其內部材料熱量傳遞效能，主要用于結構形式統一的均質復合材料，如強化木地板、實木多層地板等，局部制取的試件及可反映地板的性能效果。

隨著地采暖供熱的不斷普及，木質地板為適應地采暖供熱方式提高自身的導熱效能，其內部結構與形式也發生了改變[ 4 - 5 ]。如框架式實木復合地板、單元集成地板等，其整體穩定性及導熱性能的體現依賴于整體結構共同作用，需保證整體結構尺寸完整的前提下對其進行物理化學性能的檢測[ 6 - 7 ]。同時，影響木質地板導熱的主要因素有密度、結構、結構的疏松程度等。為表現出新結構的性能優勢，更好的表現其在自然使用環境中所反映的效果，本文提出一種模擬室內地采暖環境中木質地板完整結構情況下導熱效能的測試方法，并對相關材料進行導熱效能測試。

1 實驗設備與方法

1. 1 試驗材料

選取三層實木復合地板、多層實木復合地板、框架式實木復合地板、翼型框架式實木復合地板4種類型，每種規格抽取3塊，共計12款地板（表1）

1. 2 試驗設備

環境模擬倉為1 m3氣候箱作為基礎設備，通過制冷、換氣系統調節1 m3氣候箱箱內溫濕度。箱內溫度、濕度、換氣率均可保持恒定狀態，加熱平臺安裝至環境模擬艙內底部，進而達到模擬地采暖環境的目的。加熱平臺內有3個溫度傳感器，其中加熱平臺中間的溫度傳感器，監控加熱平臺實時溫度并記錄溫度變化。進出水口分別有2個溫度傳感器，監控加熱平臺進出水的溫度是否符合要求。溫度傳感器實時將溫度反饋到控制系統，當監控傳感器監測到設定溫度時，控制系統將停止對加熱平臺溫控水箱進行加熱。加熱平臺上方有2個傳感器位置調節器，分別懸掛溫度傳感器用于測量記錄地板表面溫度變化。位置調節器組件用于懸掛測量記錄地板表面溫度變化的溫度傳感（圖1）。

1. 3 試驗方法

將試件正面朝上放置在氣候箱內的加熱平臺上，進行在試件上任意選取兩點，間距≥250 mm，將懸掛加熱平臺上方的溫度傳感器調節至試件表面，可測量試件表面溫度，固定傳感器，最終測量結果取兩點平均值。打開環境艙監控系統，溫度傳感器檢測系統，環境艙內腔環境設置為溫度23 ℃，濕度50%。當環境艙內溫濕度保持恒定后，打開加熱器，平臺控溫水箱使加熱平臺開始升溫。當試件的上表面溫度達到20 ℃時開始測試，測試時，加熱平臺升溫至70 ℃，并保持恒定，熱能從試件的下表面傳遞到上表面，每5 min記錄1次表層平均溫度及時間，直至表層溫度達到穩定，溫度精確至0.1 ℃，時間精確至1 min。

試件的導熱效能按下式計算，精確至1 ℃/h。

Q=t/T

式中：Q為導熱效能（℃/h）；t為穩定時的地板上表面溫度（℃）；T為地板上表面溫度達到穩定時所用時間（h）。

達到穩定時的上表面溫度t 和所用時間T。自某一時刻T開始1 h內，所有相鄰測試數據間的差值不超過0.3 ℃，則視為T時刻試件上表面溫度達到穩定。達到穩定時的上表面溫度t 和所用時間T。

2 結果與分析

2. 1 環境因素影響下不同結構型式地板導熱效能

將待測地板放置于加熱平臺上方，模擬環境恒定溫度設置為23 ℃，濕度為50%，模擬地熱加熱平臺溫度為70 ℃，通過監測地板上表面穩定溫度及所需時間計算不同結構型式地板受環境影響的導熱效能（表2），受環境溫濕度影響，木質地板上表面溫度穩定在47～50 ℃，所需穩定時間依次是：三層實木復合地板<框架式實木復合地板≈翼型框架式實木復合地板<多層實木復合地板；導熱效能方面三層實木復合地板略高于其他三種結構實木復合地板，多層實木復合地板、框架式實木復合地板、翼型框架式實木復合地板的導熱效能無明顯差異。

2. 2 環境因素影響下地板不同區域導熱效能

結構形式統一的均質材料測試中，木質地板內部結構不同，密度存在差異，其地板密度越大，導熱效能越大，密度大的地板，其內部結構密實，幾乎無宏觀空隙，熱能傳遞的速度越快；密度小的地板其宏觀空隙大，空隙內填充的空氣也多，空氣分子間距大，熱量傳遞慢，地板的傳熱速度也就慢[ 8 ]。為確認其他結構形式是否遵循此規律，對測試試件整體結構進行多點位的導熱效能測試，隨機選取中心點及邊緣點6個點位，點位間距離≥250 mm。由表3可知，多層實木復合、三層實木復合中心點與邊緣點的導熱效能存在較小差異；框架式實木復合地板、翼型框架式實木復合地板中心點與邊緣點的導熱效能無明顯差異。

3 結 論

受環境溫濕度影響木質地板上表面溫度穩定在47～50 ℃，4種結構型式木質地板受環境溫濕度影響的導熱效能：三層實木復合地板略高于其他三種結構實木復合地板，多層實木復合地板、框架式實木復合地板、翼型框架式實木復合地板的導熱效能無明顯差異;木質地板整體結構多點測試的導熱效能：多層實木復合、三層實木復合中心點與邊緣點的導熱效能存在較小差異；框架式實木復合地板、翼型框架式實木復合地板中心點與邊緣點的導熱效能無明顯差異。實木復合地板的構成是非均質材料，單一環境因素影響僅能體現出單一方面的導熱效能，不足以體現出全部性能，建議展開木質地板多條件環境因素下導熱效能的研究，豐富木質地板導熱效能評價參數。

參考文獻

［1］ 張連濱， ?徐晨， ?董林正， ?等. ?地采暖地板檢測儀器設計與研究［J］. ?制造業自動化， ?2017， 39（10）： 55 - 57 + 113.

［2］ 陶鑫， ?韓巖， ?徐偉， ?等. ?地采暖用木質地板導熱性能影響因素及提升方法［J］. ?家具， 2019， 40（1）： 62 - 65.

［3］ 周世玉， ?杜光月， ?曹正彬， ?等. ?木質地采暖地板蓄熱性能檢測及反演方法［J］. ?林業科學， ?2018， 54（11）： 14 - 19.

［4］ 杜光月， ?周世玉， ?劉大偉， ?等. ?實木地采暖地板蓄熱性能檢測技術［J］. ?林業科學， ?2018， 54（11）： 7 - 13.

［5］ 劉大偉. ?地采暖地板緩釋性能檢測方法研究［D］. ?山東建筑大學， 2020.

［6］ 孔繁旭， ?王艷偉， ?何嘯宇， ?等. ?實木地暖地板的導熱效能及其選用［J］. ?林業機械與木工設備， ?2020， 48（9）： 40 - 44.

［7］ 陳慶慶， ?王俊， ?吉富堂， ?等. ?裝飾面板及地板結構對實木復合地板導熱性能的影響［J］. ?森林工程， ?2015， 31（2）： 84 - 87.

［8］ 何金存， ?周志芳， ?王宏棣. ?木質地熱地板導熱效能影響因素研究［J］. ?林業科技， ?2020， 45（2）： 47 - 50.