模拟地采暖环境对木质地板导热效能影响研究

李晨琦 毛磊 王齐

摘要：  提出一种基于模拟室内地采暖环境下对木质地板导热效能的检测方法，将1 m3气候箱作为环境模拟舱的基础设备，通过制冷、换气系统调节1 m3气候箱箱内温度。箱内温度、湿度、换气率均可进行调节并保持恒定，模拟地热条件的加热平台安装至环境模拟舱内底部，进而达到模拟地采暖环境的目的。将待测木质地板正面朝上放置在气候箱内的加热平台上，通过模拟室内环境温度、湿度对木质地板的导热效能进行测试，依据此方法获得的导热效能测试结果更接近自然使用环境。

关键词：  导热效能；  地采暖环境；  木质地板

中图分类号：   TS 866               文献标识码：   A                文章编号：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

導热效能是地采暖地板热物理性能的重要指标之一，有效保证实木地板的热稳定性木质地板的导热效能优劣对于冬季提供地采暖房间温度起到至关重要作用[ 1 - 3 ]。按照LY/T1700-2018 《地采暖用木质地板》行业标准中规定的检测方法在检测不同类型木质地板的导热效能指标时，因设备条件的需要，试件尺寸为150 mm×70 mm，放置于密闭的腔体内部加热，测量其内部材料热量传递效能，主要用于结构形式统一的均质复合材料，如强化木地板、实木多层地板等，局部制取的试件及可反映地板的性能效果。

随着地采暖供热的不断普及，木质地板为适应地采暖供热方式提高自身的导热效能，其内部结构与形式也发生了改变[ 4 - 5 ]。如框架式实木复合地板、单元集成地板等，其整体稳定性及导热性能的体现依赖于整体结构共同作用，需保证整体结构尺寸完整的前提下对其进行物理化学性能的检测[ 6 - 7 ]。同时，影响木质地板导热的主要因素有密度、结构、结构的疏松程度等。为表现出新结构的性能优势，更好的表现其在自然使用环境中所反映的效果，本文提出一种模拟室内地采暖环境中木质地板完整结构情况下导热效能的测试方法，并对相关材料进行导热效能测试。

1 实验设备与方法

1. 1 试验材料

选取三层实木复合地板、多层实木复合地板、框架式实木复合地板、翼型框架式实木复合地板4种类型，每种规格抽取3块，共计12款地板（表1）

1. 2 试验设备

环境模拟仓为1 m3气候箱作为基础设备，通过制冷、换气系统调节1 m3气候箱箱内温湿度。箱内温度、湿度、换气率均可保持恒定状态，加热平台安装至环境模拟舱内底部，进而达到模拟地采暖环境的目的。加热平台内有3个温度传感器，其中加热平台中间的温度传感器，监控加热平台实时温度并记录温度变化。进出水口分别有2个温度传感器，监控加热平台进出水的温度是否符合要求。温度传感器实时将温度反馈到控制系统，当监控传感器监测到设定温度时，控制系统将停止对加热平台温控水箱进行加热。加热平台上方有2个传感器位置调节器，分别悬挂温度传感器用于测量记录地板表面温度变化。位置调节器组件用于悬挂测量记录地板表面温度变化的温度传感（图1）。

1. 3 试验方法

将试件正面朝上放置在气候箱内的加热平台上，进行在试件上任意选取两点，间距≥250 mm，将悬挂加热平台上方的温度传感器调节至试件表面，可测量试件表面温度，固定传感器，最终测量结果取两点平均值。打开环境舱监控系统，温度传感器检测系统，环境舱内腔环境设置为温度23 ℃，湿度50%。当环境舱内温湿度保持恒定后，打开加热器，平台控温水箱使加热平台开始升温。当试件的上表面温度达到20 ℃时开始测试，测试时，加热平台升温至70 ℃，并保持恒定，热能从试件的下表面传递到上表面，每5 min记录1次表层平均温度及时间，直至表层温度达到稳定，温度精确至0.1 ℃，时间精确至1 min。

试件的导热效能按下式计算，精确至1 ℃/h。

Q=t/T

式中：Q为导热效能（℃/h）；t为稳定时的地板上表面温度（℃）；T为地板上表面温度达到稳定时所用时间（h）。

达到稳定时的上表面温度t 和所用时间T。自某一时刻T开始1 h内，所有相邻测试数据间的差值不超过0.3 ℃，则视为T时刻试件上表面温度达到稳定。达到稳定时的上表面温度t 和所用时间T。

2 结果与分析

2. 1 环境因素影响下不同结构型式地板导热效能

将待测地板放置于加热平台上方，模拟环境恒定温度设置为23 ℃，湿度为50%，模拟地热加热平台温度为70 ℃，通过监测地板上表面稳定温度及所需时间计算不同结构型式地板受环境影响的导热效能（表2），受环境温湿度影响，木质地板上表面温度稳定在47～50 ℃，所需稳定时间依次是：三层实木复合地板<框架式实木复合地板≈翼型框架式实木复合地板<多层实木复合地板；导热效能方面三层实木复合地板略高于其他三种结构实木复合地板，多层实木复合地板、框架式实木复合地板、翼型框架式实木复合地板的导热效能无明显差异。

2. 2 环境因素影响下地板不同区域导热效能

结构形式统一的均质材料测试中，木质地板内部结构不同，密度存在差异，其地板密度越大，导热效能越大，密度大的地板，其内部结构密实，几乎无宏观空隙，热能传递的速度越快；密度小的地板其宏观空隙大，空隙内填充的空气也多，空气分子间距大，热量传递慢，地板的传热速度也就慢[ 8 ]。为确认其他结构形式是否遵循此规律，对测试试件整体结构进行多点位的导热效能测试，随机选取中心点及边緣点6个点位，点位间距离≥250 mm。由表3可知，多层实木复合、三层实木复合中心点与边缘点的导热效能存在较小差异；框架式实木复合地板、翼型框架式实木复合地板中心点与边缘点的导热效能无明显差异。

3 结 论

受环境温湿度影响木质地板上表面温度稳定在47～50 ℃，4种结构型式木质地板受环境温湿度影响的导热效能：三层实木复合地板略高于其他三种结构实木复合地板，多层实木复合地板、框架式实木复合地板、翼型框架式实木复合地板的导热效能无明显差异;木质地板整体结构多点测试的导热效能：多层实木复合、三层实木复合中心点与边缘点的导热效能存在较小差异；框架式实木复合地板、翼型框架式实木复合地板中心点与边缘点的导热效能无明显差异。实木复合地板的构成是非均质材料，单一环境因素影响仅能体现出单一方面的导热效能，不足以体现出全部性能，建议展开木质地板多条件环境因素下导热效能的研究，丰富木质地板导热效能评价参数。

参考文献

［1］ 张连滨，  徐晨，  董林正，  等.  地采暖地板检测仪器设计与研究［J］.  制造业自动化，  2017， 39（10）： 55 - 57 + 113.

［2］ 陶鑫，  韩岩，  徐伟，  等.  地采暖用木质地板导热性能影响因素及提升方法［J］.  家具， 2019， 40（1）： 62 - 65.

［3］ 周世玉，  杜光月，  曹正彬，  等.  木质地采暖地板蓄热性能检测及反演方法［J］.  林业科学，  2018， 54（11）： 14 - 19.

［4］ 杜光月，  周世玉，  刘大伟，  等.  实木地采暖地板蓄热性能检测技术［J］.  林业科学，  2018， 54（11）： 7 - 13.

［5］ 刘大伟.  地采暖地板缓释性能检测方法研究［D］.  山东建筑大学， 2020.

［6］ 孔繁旭，  王艳伟，  何啸宇，  等.  实木地暖地板的导热效能及其选用［J］.  林业机械与木工设备，  2020， 48（9）： 40 - 44.

［7］ 陈庆庆，  王俊，  吉富堂，  等.  装饰面板及地板结构对实木复合地板导热性能的影响［J］.  森林工程，  2015， 31（2）： 84 - 87.

［8］ 何金存，  周志芳，  王宏棣.  木质地热地板导热效能影响因素研究［J］.  林业科技，  2020， 45（2）： 47 - 50.