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地暖在高层住宅楼中的应用

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：曹海卫

[导读] 摘要：本文介绍了地暖在高层住宅建筑中的应用，分析了地暖的组成以及其利弊、施工过程要求、某高层住宅中地暖的设计以及应用，并为地暖的发展提出了一些建议，以改善人们对地暖的认识。

        上海瑞琴科技工程有限公司上海 201619
        摘要：本文介绍了地暖在高层住宅建筑中的应用，分析了地暖的组成以及其利弊、施工过程要求、某高层住宅中地暖的设计以及应用，并为地暖的发展提出了一些建议，以改善人们对地暖的认识。
        关键词：地暖；住宅楼；组成；优缺点
        低温热水辐射采暖（以下简称水地暖）是在室内地面（水泥地板，瓷砖地板，木地板等）下铺设De16或De20的地热管道，供水温度不宜超过60℃，依靠热水将蓄热层加热持续向室内辐射性的采暖方式。水地暖产生的9.5Hm红外线首先给室内的密实物（四面墙壁，墙面，家具），而后这些密实物均匀地充溢热能以使室内暖和。这促使辐射加热过程中的室内水温分布比散热器加热时更为均匀。随着卧室四壁表面温度的增大以及冷空气从墙壁向人体的辐射减少，人们可以像感受日光一样感受到最大的舒适感，给人温暖而舒适的感觉。
        一、地暖的组成
        地暖应由热源、热供及回水主管道、集-分水器装置、节能混水系统、信号采集中心、房间温控器、防水（隔绝）层、隔热层、地暖加热管、维护（填充）层及地面层组成。下图显示了地暖的结构。

        本工程项目采用分户供暖的方式，即每一户一个单独的系统。热水供给管、回水干管采用欧洲新一代PE-X双交联铝塑管，采用滑紧式连接方式，连接更方便快捷安全；地暖地面以下采用五层阻氧PE-RT管；集-分水器由CW617N抗脱锌黄铜制成；隔热层为20毫米厚的XPS挤塑板，保护层为50毫米厚的C20豆石混凝土。
        二、地暖的优点和缺点
        1.近年来，在我国许多地区的房屋中都使用了地暖，其主要优点如下：
        （1）良好的热舒适性。由于采用了辐射传热的方法，室内的温度梯度很小，热量从下到上传递，这符合人类的生理特征。其他类型的加热例如散热器和热空气加热都不能满足这个要求。
        （2）热效率高并且节能。因为散热总面积大，热水环境温度高，热水供给温度一般不高达60°C，且热源供热低于散热器供热（散热器供热水温度一般为60°C至85°C）。可以促成家庭分户计量并调控卧室环境温度，客观上提升了现代人的节能法律意识；热水温度低则有助于实现充分利用绿色能源（例如太阳能、地热能等）。
        （3）营造了良好的空气环境和卫生条件。与其他供暖类型相比，辐射传热方法减少了空气的对流，并减少了室内的灰尘。管道位于地面下，归避了室内设备，并避免了设备表面的灰尘。
        （4）易于建设和使用。加热管道是塑料材质的，施工便捷。管道埋于在地面下，增加了室内空间并使其更易于使用。
        （5）管材类型多。塑料类管材是PB、PEX、PERT、PPR，复合管材是PAP，金属管材采用铜管。
        2.地暖由于其特点,也存在一些不足:
        （1）维护不便。第一，将管道铺设在地下发现泄漏并不容易。其次，如果需要维修，必须切开地面，这会影响使用。地暖不易维护，也不容易维修或装饰。装修时候抉择具备优异耐压性、耐热性、耐腐蚀性及耐腐蚀性的建筑材料。由于它是管道，因此不适合二次装修，埋在地下的地暖管道，如果对地面进行改造，很容易损坏。
        （2）地暖不一定要占据水平空间，但是安装地暖会影响垂直空间，隔热板、反射膜、储热层、钢丝网、地板加热管和混凝土铺设好后，大约占据7厘米左右的高度，上面再铺设饰面层，空间的高度可以占据大约9～11厘米。新型薄型地暖厚度约为4厘米，加上饰面层一般为6～8厘米。对于别墅等豪华地产而言，建筑物的地板高度比普通房屋要高得多，但在普通房屋中，开发商尽可能多地压低楼高，安装地暖会使房间空间变小。
        （3）地暖低温加热的特性，需要大面积来加热地板水泥和表面材料，因此启动时的加热速率比常规散热器的加热速率慢，并且必须长时间打开。因此，地暖适合长期居住的家庭。
        （4）地暖虽然可以节省使用费用，但是安装地暖以及后续的维护仍需要花费一定的金钱。地暖是由卡钉固定的，如果要固定数百个卡钉，装修工技术质量不好很容易使卡钉松动并使地暖热度均匀性变差。地板下的暖气被埋在地板下，即使有问题，也需要局部破坏地面进行维修。
        三、某高层住宅楼中地暖的设计以及应用
        1.系统设计
        住宅供热采用分户供暖的方式，即每一户一台燃气壁挂炉提供热源，接户内分-集水器、接户内地板辐射采暖盘管的每个回路。室内使用地暖，加热盘管位于地下垫层中，室内盘管为PE-RT管。性能必须满足水温60°C和工作压力0.3MPa的条件，使用寿命长。每组集-分水器自带内置可调节阀芯，并可安装用于开关该回路的热电执行器，热电热行器与房间温控器相连，达到根据室内温度自动调节该区域供给，真正达到舒适节能的效果。系统型式如下：

        2.户内盘管设计
        以西北角卧室为例，房间所需单位面积供热量，106房间为73.1W/m2，206房间为67.1W/m2，2206房间为77.7W/m2。卧室按木地板材料面层考虑，查表B.1.1-31),当加热管间距为250mm时，单位面积向上供热量为79.35W/m2，向下供热量为26.65W/m2，单位面积供热量为106W/m2，考虑家具遮挡及上下相邻房间不供暖等因素，盘管间距按200mm设计.
        3.室内盘管管路铺设要求
        （1）室内加热盘管的安装和质量验收应按照《辐射供暖供冷技术规程》JGJ142-2012进行，设计中应注意以下内容：
        ①所有室内盘管的直径均为De20。管道的曲率半径约为管道外径的8倍，埋地管上不能有接头。
        ②施工之前确保窗户装饰完毕，地面平整清洁。做好找平层，表面平整无杂物。
        ③施工期间，房间内的环境温度必须高达5℃。在管道加装过程中，应当保障沥青、油漆和其他化学溶剂不会对管路造成污染。管道安装中的间歇性开口或完整开口应随时堵塞。在供暖室内的所有墙壁、立柱和地板的交叉点处铺设边角保温带。
        ④加热管具有固定装置。接头两端有固定夹，弯曲管部分的定点宽度为200mm至300mm。加热管穿过地板的位置，如果加热管之间的距离小于100毫米，应在加热管外部设置柔性套管。
        ⑤在面积大于30平方米或长度大于6米的都需要安装伸缩缝，根据房间面积安装一个或多个间隔不超过6米或面积不大于30平方米且宽度不小于8mm的伸缩缝。伸缩缝由高度发泡的聚乙烯泡沫塑料板做成，或者在填充层构造完成后，拔出预设的方木条，在缝隙中填充弹性膏。伸缩缝从隔热层的顶部延伸到填充层的顶部。在加热管穿过伸缩缝处设置长度为100mm或是更长的柔性套筒。
        ⑥填充层的养护时间为24小时以上。在混凝土层的注入和养护过程中，系统保持0.4MPa或更高的压力。
        4.施工要求
        （1）地暖温度要求
        地暖水温一般在35。C至55℃,供回水温差在10。C左右。详细见下表1。

        （2）施工中对地暖管要求
        ①布局要求：进水沿外部保护结构的边缘放置，为加热从外部引入的冷空气，与室内温度平衡。本工程中的地暖管的结构将以回字形的形式布置。两根管之间的中心距离应在100mm至300mm之间，两根管之间的距离应为200mm，管道应平整，无倾斜。
        ②铺设要求：每个环路热管的长度必须在120m以内，两根热管之间不能连接。在实际施工中，每个环路热管的长度取决于面积，这样可以确保热管回路之间的平衡效果。施工时，管路必须是平直的，圆弧半径大于8D，并且不能扭曲而形成死角，这会影响热水的流量。该项目采用塑料钉固定方法牢固地热管。首先用镀锌铁丝网和反光布将用过的塑料钉直接固定在XPS挤塑板上，然后用塑料钉将地暖管道固定在挤塑板上。
        ③冲洗管道系统并进行压力测试。管路冲洗需要先冲洗总供水管和回水管，然后在冲洗合格后再冲洗室内地暖系统。室内系统逐渐冲洗每个回路，直到出水干净为止。水压测试以每户为一个独立系统进行测试。室内供暖系统必须执行两项压力测试，一项是在注入混凝土填充层之前进行，另一项是在填充层的硬化期结束后进行。在冬季压力测试期间，室温不应降至5°C以下。在其他情况下，应采取防冻措施。在压力测试完成后的整个系统的施工期间，始终需要将系统压力确保不低于0.3MPa，达到随时检测。系统试验压力为0.7MPa。
        ④试用运行和调试。在初始供热期间，加热系统的供水温度控制在比室温高约10°C，不高于32°C，并连续运行48小时。之后水温每次升高3°C，继续在此温度下运行24小时以上，持续24小时，直到达到45°C。在设计水温下，逐个调整集热器和连接到每组集热器的热管，直到达到设计要求。
        四、展望
        与国外先进技术相比，我国的低温地板辐射采暖方法还处于较低水平。首先，大多数地区的供热选择仍然是单一的，主要用于加热水和电。新的热源很少使用，但仍有节省成本的潜力。当使用大量清洁能源（例如太阳能和地面能源）时，低温地板采暖不可避免地进入新的发展阶段。其次，标准化程度低。在一些使用地暖的海外地区，地暖加热板在工厂制造，便于施工、安装和维护。我国仍然采用人工现场作业，过程复杂，存在一定的安全问题。结合国外经验和建筑物的结构，已开发出一种新型的“地暖”来调节房间的温度，以确保冬季采暖和夏季供冷。这解决了当前地板采暖的一些缺点，降低了建筑物的总成本。
        结束语
        良好的供暖效果不仅得益于良好的系统设计，而且还需要在许多方面密切合作，例如高质量的建筑材料和良好的建筑技术。因此，相关技术人员需要继续学习，创新和采用新的理论、技术和材料，使采暖工作能够实现绿色、低能耗和可持续发展，同时改善生活环境。
        参考文献
        [1]JGJ 142-2004,J 365-2004,地面辐射供暖技术规程[S].
        [2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2008.
        [3]张学著.浅谈热水地面辐射供暖[J].山西建筑,2008.34(4):196-197.