预制超薄地暖结构特点及热工性能测试

高理福

【关键词】供暖技术；低温地板辐射供暖；预制超薄地暖

TheStructurecharacteristicsofPrefabricationsuper-thinlowtemperaturehotwater

floorradiateAndThermalperformancetesting

GaoLi-fu

(SouthwestuniversityofscienceandtechnologyincivilengineeringandArchitectureschoolMianyangSichuan621010)

【Abstract】Comparedwiththetraditionallowtemperaturehotwaterfloorradiatetechnology,Prefabricationsuper-thinlowtemperaturehotwaterfloorradiatetechnologyhastheadvantageas:Donottakeuptall;Don'taddbuildingload;Moreenergysavingandtemperatureiseasiertocontrol.Experimentalstudyshows:Prefabricationsuper-thinlowtemperaturehotwaterfloorhasbetterthermalperformance.Theseadvantagesmakeitpossibletoreplacethetraditionallowtemperaturehotwaterfloorradiatetechnologyasanewkindofheatingtechnology.

【Keywards】Heatingtechnology;Lowtemperaturehotwaterfloorradiate;Prefabricationsuper-thinlowtemperaturehotwaterfloorradiate

1.引言

低温地板辐射采暖以其舒适、节能、卫生等特点在我国采暖地区得到普遍的推广应用。在我国的建筑节能举措中，也将这种采暖方式作为一种节能措施在全国范围内推广，并制定了《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）［1］（以下简称规程）作为设计、施工的依据。

目前低温地板辐射采暖系统的设计施工均采用在保温隔热层上铺设地暖环路，用混凝土填充的方式。其结构剖面如图1所示。

图1传统地暖结构层剖面图在近20年地暖的发展中，虽然有不少改进的地方，但均局限于保温结构的改进：如用金属隔热材料的红外线低温地板辐射采暖；用预制聚苯乙烯、工程材料、复合反辐射模制成带导槽的隔热低温地板辐射采暖；用轻质发泡水泥为隔热的低温地板辐射采暖等［2］。这些均不能消除系统本身的缺陷。

2.传统地暖的缺陷

由于传统地暖自身的结构特点，导致其有以下缺陷：

2.1隐蔽工程，难于维修。传统地暖系统是几乎不可维修的隐蔽性工程，一旦加热管漏水，检修起来异常麻烦。而加热管漏水几贯穿于所有的地暖施工的整个过程、甚至在地暖使用几年后都有可能出现。其主要原因是：一是现场的交叉作业不可避免的对管材有破坏；二是用户在装修过程中对管材的破坏。即使采用了严格的管理措施，上述情况也难于避免。隐蔽后一旦发现管材破坏，不仅维修难度非常大，在用户已入住的情况下，还要赔偿由此而造成的巨大的经济损失。

图2超薄地暖结构层剖面图2.2增加建筑荷载，占用空间。按“规程”要求，回填层的厚度至少为加热管管上皮30mm，即不低于50mm厚的垫层，再加上至少20mm厚的保温层，地暖工程结构层的总厚度已达到70mm~90mm。这个厚度相对于住宅而言，无疑是个很大的数字。假如取中间值80mm为计算依据，则一栋30层左右的高层建筑，几乎可以多出一层的高度。

按回填层（豆石混凝土）的密度为2500Kg/m3,地暖回填层厚度按60mm计算，则单位面积地面荷载增加为150Kg/m2。一个10万m2的住宅小区，仅地暖回填层的重量即达1.5万吨，增加直接成本不低于300万元。这不仅增加了地暖工程的费用，同时，在建筑结构上还必须考虑该荷载的影响，从而使建设成本增加。

图3超薄地暖平面图图4测试仪器及测点布置

2.3热惰性大，难于调控。传统低温地板辐射采暖一个很大的优势就是热惰性强，热量自下而上垂直分布，热稳定性好，但地暖的这种优势，在温控方面恰恰又是一个劣势。在现在推广应用的按热计量的节能措施中，用户均希望通过温度调控的方法来达到节能的目的。即室内没有人员时采用值班采暖，在人员进入后要求温度尽快回升到设计温度。但由于地暖的热惰性，使得其室温调控难以实现。

基于以上传统地暖的缺陷，开发一种既能发挥传统地暖优势，又能解决传统地暖缺陷的辐射采暖技术，无疑是地暖技术发展的一个新课题。

3.预制超薄地暖技术

3.1预制超薄地暖的结构及特点。预制超薄地暖技术是将地暖的结构层厚度降低到13mm左右，采用工厂化预制加工地面加热管，现场整体铺装的一种新型技术。其结构层剖面图如图2所示，平面布置图如图3所示［3］。该技术的特点在于：

（1）超薄、超轻。地暖结构层的总厚度一般为13mm左右；单位面积重量≤1Kg／m2。

（2）散热均匀、热损失小、升温快。管间距统一为75mm，同时，铺设在加热管上并与保温板粘合为一体的金属铝片热传导性好，能均匀并快速地传热，使地表温度均匀，几乎无温差；其热损失在20%左右，而传统地暖约为30~40%左右；地暖板可以做到即开即用，特别适合间歇式运行模式，30~60分钟即可达到设定室温，便于快速调节室温。

（3）维修简便、使用寿命长。由于采用工厂预制化加工，整体铺装，即使出现加热管破坏，可以整体更换；加热管三面与保温板软接触，受热或承压后的伸缩性能更好。同时，铺设在加热管上并与保温板粘合为一体的金属铝片能有效避免水泥砂浆与加热管的接触，彻底杜绝加热管表面划伤，使用寿命可达50年以上。

（4）干式铺装：无需混凝土回填，面层材料不受限制。

（5）较传统地暖更节能。由于该系统的热惰性小，温度调控容易，因此，可以实现按间隙供暖，达到节能的目的。

3.2热工性能测试。在有关单位的协助下，我们对预制超薄地暖的热工性能进行了试验研究，试验条件为：

（1）预制超薄地暖板参数，见表1。

（2）结构形式，见图3。

（3）测试仪器及测点布置，见图4。表1预制超薄地暖板参数

规格（mm）面积（m2）地暖管径（mm）管间距（mm）保温层材料及厚度导热面层1520×1000×13mm1.52De7.27535Kg/m3聚苯乙烯泡沫塑料保温层金属导热铝箔为测试其向上、向下的热流量，除在面层上布置热流计外，在结构层的下部对称位置也布置相应的测点，用以测量向下的热流密度。试件的面层材料分别采用了木地板和瓷砖面层。采用木地板时，结构层中无隔离层和加固层。

热工性能的测试主要测试采暖地板表面的热流密度（向上和向下），以及采暖地板上表面的地板温度。热流计选用HFM-215多点热流计；温度计选用SWK-2表面温度计。在不同的供水温度条件下，木地板表面和瓷砖表面的测试结果如表2：

试验数据表明：与传统地暖相比较，超薄地暖具有更大的热流量，而热损失（向下的热流量）较传统地暖要小。传统地暖的热损失一般在30~40%。［1］

4.结论

预制超薄地暖在热工性能上比传统地暖优越，特别是不占用层高、不增加建筑荷载、施工快捷、便于温度调控、比传统地暖更节能等特点，使其在很大程度上有可能取代传统地暖而成为一种新的采暖方式。

表2地暖板热流密度及地表温度

序

号铺设

状况供水温度流量地板表面平均温度平均热流密度

（上表面）平均热流密度

（下表面）向下散热量

损失比例℃Kg/h℃W/m2W/m2%1木地板4046.523.557.816.3222木地板5098.527.9101.929.0223木地板60113.830.3140.437.4214瓷砖4059.024.370.516.218.75瓷砖5099.728.0122.425.717.46瓷砖60128.230.9174.834.916.6

参考文献

［1］建设部．JGJ142-2004地面辐射供暖技术规程［S］．北京：中国建筑工业出版社2004

［2］尹华念．低温地板辐射采暖新技术新工艺［J］．成都：四川建筑2007.08

［3］内部资料．拢星薄型地暖应用手册［G］．甘肃兰州陇星集团2009.02

［文章编号］1006-7619（2009）03-18-143

［作者简介］高理福(1964.12-)，男，硕士，讲师，四川省土木学会会员，主要从事采暖及空调的节能研究。