摘要：與傳統的供暖方式不同，低溫地板輻射供暖系統以其眾多的優點被廣大消費者認可，在工程實踐中得到越來越廣泛的應用。本文對低溫地板輻射供暖系統在設計及施工等方面的一些問題進行了探討，希望能夠有助于該系統在工程設計、施工及運行管理等方面更加完善，促進此種新型供暖系統的發展。
1 緒 論
隨著國民經濟的高速發展和城鎮人民生活水平的不斷提高，人們對室內環境質量有了更高的要求，即空氣的清新衛生，溫度舒適宜人等，加之能源結構的調整，建筑節能以及按戶計量供暖收費制度的實施，一種新的采暖方式——低溫熱水地板輻射供暖孕育而生。此技術誕生于國外三、四十年代，興起于七十年代。而我國是在八十年代才引進此技術[1]，特別是隨著“以塑代鋼”技術的發展，使得低溫熱水地板輻射采暖技術日益完善，成為一種具有發展前途的新型采暖方式。低溫熱水地板輻射采暖是將熱水管道埋設在房間內部地面內的供暖系統。該系統以整個地面作為散熱面，地板在通過對流換熱加熱周圍空氣的同時，還與四周的圍護結構和人體進行輻射換熱，從而達到供暖效果，其輻射換熱量約占總換熱量的50%。
低溫熱水地板輻射供暖以其舒適、衛生、不占房間使用面積、節能、低噪音、便于分戶計量等優點被廣大消費者認可，隨著塑料工業的飛速發展，低溫地板輻射供暖的主要材料，加熱管價格一直下降，使低溫熱水地板供暖系統造價已接近甚至低于常規散熱器采暖系統。由于它與傳統的供暖方式不同，造成了在設計和施工中出現了一些問題，本文將對地板輻射供暖中經常出現的一些問題進行分析說明。
2 設計中存在的問題
2.1 熱負荷計算的問題
地板輻射供暖系統是以地板內盤管經地面向室內散熱，由于受到地板裝飾層厚度、材料以及地面上布置的一些家具的影響，提高了傳熱熱阻，大大降低了盤管的散熱量，有文獻表明[2]，當地板裝飾層導熱系數為1W/m·℃時，地板表面平均溫度為25.98℃，而當導熱系數為0.1W/m·℃時，地板表面平均溫度為23.87℃，也就是說，導熱系數相差10倍，地板表面平均溫度相差超過2℃。地板表面溫度的均勻性也受到影響，導熱系數為1W/m·℃時，地面最大溫差為2.79℃，導熱系數為0.2和0.3W/m·℃時，地面最大溫差達到4.1℃。文獻同時還指出地板裝飾層的厚度越小，地板表面的平均溫度就越高，但均勻性很差；厚度越大，地板表面的平均溫度將會降低，同時均勻性得到了加強。地面散熱量則隨著厚度的增加而有所下降，但下降的數額較少。因此，在確定熱負荷時要適當考慮這些因素的影響。另一方面，有文獻[3]表明，由于地板輻射供暖是在輻射強度和溫度的雙重作用下對房間進行供暖，形成較合理的室內溫度場分布和熱輻射作用，可有2～3℃的等效熱舒適度效應，因此供暖熱負荷計算宜將室內計算溫度降低2℃，或取常規對流式供暖方式計算供暖熱負荷的90%～95%，也就是說，可以適當降低建筑物熱負荷。另外，對于采用集中供暖分戶熱計量或采用分戶獨立熱源的住宅，應考慮間歇供暖、戶間建筑熱工條件和戶間傳熱等因素，房間的熱負荷計算應增加一定的附加量。因此，在設計計算熱負荷時應對以上問題綜合加以考慮，確定符合工程實際的建筑熱負荷。
2.2 低溫地板輻射供暖系統工程做法的選擇
目前，在地面板體結構鋪設方面，工程中普遍采用的形式為填埋式，也稱傳統型濕式做法，即在鋼筋混凝土樓板基層上先以水泥砂漿找平，然后鋪設厚度不小于20mm的高密度發泡或擠出型泡沫塑料板（板上部復合一層鋁箔），在鋁箔層上鋪裝通以熱水的盤管，并以塑料卡釘將盤管與保溫層固定在一起，最后澆筑40－60mm厚的豆石混凝土作為填充層，地面裝飾層則根據用戶的要求在填充層上鋪設地磚、花崗巖板或木地板等。這種做法有其自身許多優點，但工程實踐中也看到它存在的不足和局限，在一定程度上，阻礙了它的推廣應用。例如：維修困難；初投資偏高；對高層建筑加大樓板結構負荷；在許多家庭裝修中采用木地板，鋪設龍骨時受限等。
另外一種做法不同于以上傳統意義上的濕式做法，被稱為干式低溫熱水地板輻射采暖系統，此干式做法是將加熱盤管置于基層上的保溫層與帶龍骨的架空木（竹）地面裝飾層之間無任何填埋物的空腔中，它可以用來克服濕式做法中存在的不足，因為它不必破壞地面結構，尤其適用于將現有住宅改造成地板采暖形式，為地板輻射采暖在我國的推廣提供新動力，從而豐富和完善了地板采暖技術的應用，是適應我國建筑條件和住宅產品多元化需求的有益探索和實踐。
2.3 加熱管的選擇
加熱管是低溫地板輻射采暖的核心，交聯鋁塑復合（XPAP）管、聚丁烯（PB）管、交聯聚乙烯（PE－X）管、無規共聚聚丙烯（PP－R）管均可作為低溫地板輻射采暖系統的管材。必須明確的是，有些塑料管有冷水、熱水管之分，而塑料管對溫度很敏感，其所承受的壓力隨著相應溫度的升高而劇烈下降，如果選用不當，將為低溫地板輻射采暖留下一大隱患。
另外，選用PP－R管作為低溫熱水地板輻射采暖的管材值得商榷。PP－R管由于管材壁厚較大且不宜彎曲，其出廠多為6－10m短管而不是盤管，因此需要進行熱熔連接形成盤管。根據工程的實際情況，熱熔連接容易產生漏水現象，其原因在于一是由于操作不當使得熱熔時間不夠或超過允許加熱時間，在第一連接時間發生轉動或插入深度發生變化，直接影響了連接強度。二是由于熱熔連接是對塑料管的二次加工，使得優質塑料變成回用塑料，連接的可靠性降低。基于以上原因，“建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范" [4]規定：地面下敷設的盤管埋地部分不應有接頭。因此，采用PP－R管熱熔連接將違反上述規定。
2.4 絕熱層的選擇
目前實際工程中發現地板輻射采暖系統初投資較高，大致相當于常規散熱器對流采暖系統的2倍多，從而制約了地板采暖的發展，這其中除了管材的因素外，地面結構層材料、安裝及施工等費用也占了不少的比例。因此有人提出經濟型地板采暖模式[5]，采取取消鋁箔層、樓層之間不設絕熱層、減薄埋管層的厚度等一系列技術措施，從而達到降低部分初投資的目的。但是，在我國大力推廣建筑節能，提倡分戶熱計量的形勢下，減少戶間傳熱，鋪設絕熱層是必須的。另外，做為防止加熱盤管向下散熱的主要措施，如果取消絕熱層，對于房間熱負荷的計算增加了難度。“低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程”對采用聚苯乙烯泡沫塑料做為絕熱層時提出了厚度要求，并注明當采用其他絕熱材料時，宜按等效熱阻確定其厚度。
2.5 壁掛爐的選擇
目前住宅用低溫地板輻射供暖系統的熱源主要包括集中供暖分戶熱計量及采用分戶獨立壁掛爐設備兩種方式。壁掛爐（特別是一些進口壁掛爐）多是按供回水溫差20～25℃計算流量和配置循環水泵的。而低溫熱水地板輻射供暖系統多采用供回水溫差10℃左右。因此僅從流量上就相差2～2.5倍。因此，按熱量選擇的壁掛爐因流量不符合設計要求，造成室內溫度達不到設計標準。例如：某小區別墅有二～三層，建筑面積170～200㎡，計算耗熱量10000W左右，按此熱量配置的壁掛爐，各供應商均不能滿足室內設計溫度，究其原因，是配置壁掛爐內循環水泵流量、揚程均不滿足系統要求所造成的。
燃氣爐存在空氣污染問題。天然氣雖然是清潔燃料，但把熱源分散到各家，特別是高層住宅同時使用時，二氧化碳、二氧化氮、一氧化碳等因排放不暢，對環境的影響不可低估。據北京環境保護研究院對已投入使用的某高層住宅小區的實驗，碳氧化合物濃度有偏高的趨勢，最高可超過國家標準近2倍。
因此，在低溫地板輻射供暖的熱源設計選擇上，要充分考慮壁掛爐的型號選擇，充分保證用戶的用暖需要，同時對于高層住宅的熱源選取要充分考慮其對環境的影響
3 施工中存在的問題
地板輻射供暖系統設計是很重要的環節，但是施工過程也不容忽視，在地板輻射供暖系統施工中應特別注意以下幾點：
3.1 塑料盤管的試壓及排水
塑料盤管敷設完進行填充層施工時，施工現場不宜其他專業進行交叉施工，不得對敷設管道進行碰撞及踩踏，在混凝土填充層施工及養護過程中管道必須保持不小于0.4MPa的水壓并檢查壓力表指示情況，防止管道被施工損壞。需要注意的是，養護完成后應再次進行系統水壓試驗，根據填充層及管道充壓及系統試壓情況應辦理二次隱蔽驗收手續。隱檢內容應寫明保護層材質、厚度和管道充壓情況。目前有些施工項目僅在塑料管固定完畢后進行水壓試驗，完成一次隱蔽工程的中間驗收，而忽視了二次隱蔽驗收程序，這種做法是不正確的。
另外，低溫地板輻射供暖系統試壓后并不像其他供暖系統，打開泄水閥就可將水完全泄掉，而是有相當一部分水，即盤管中存的水不能泄掉，尤其在冬季施工，如果加熱盤管中的水不能徹底及時排走，則很可能因水結冰而破壞整個加熱盤管（事實上，此類現象在實際工程中時有發生），因此在試壓或沖洗后，應采用壓縮空氣將加熱盤管中的水全部吹出，以防凍壞管路。
3.2 在加熱盤管的上部和下部宜布置鋼絲網
為了減少無效熱損失，在加熱盤管下面及外墻周邊均敷有絕熱層，絕熱層一般選用聚苯乙烯泡沫塑料。為了增強絕熱材料的整體強度，并便于安裝和固定加熱管，在施工過程中，在絕熱層表面要鋪設一層鋼絲網。另外，從工程實踐來看，布管處散熱相對較強，而管與管之間散熱較弱，為了減小這種強弱明顯的散熱效果，宜在加熱盤管的上部敷設一層鋼絲網，以均衡地板表面的散熱。同時，加設鋼絲網還可增強地板的抗裂性。
3.3 加強施工過程的管理，避免地板不熱或冷熱不均
低溫地板輻射供暖系統的調試過程中，經常出現地板不熱或冷熱不均的現象，造成此現象的原因不僅包括設計原因，比如設計熱負荷小于實際熱負荷、加熱盤管間距過大、環路管路過長以及未在供暖環路上設置排氣裝置，造成憋氣等原因外，在施工工程中管理不嚴、工人素質差、野蠻施工以及成品保護措施不力也是造成不熱或冷熱不均的主要原因。
為此，施工技術人員一定要嚴格加強施工全過程的管理，在加熱盤管安裝前，應對材料的外觀和接頭仔細檢查，同時清除管道和管件內外的污垢和雜物。在安裝過程中，加熱管嚴禁攀踏、用作支撐、重物壓迫及放置高溫物體，并且地板輻射供暖工程不應與其它施工作業交叉進行，以避免對加熱盤管的破壞。要與土建專業密切配合，找平地面，防止管路不平，排氣不暢。敷設加熱盤管的地面，應設置明顯的標志，嚴禁私自在樓板或頂板（下層住戶）上打洞，確保不破壞加熱盤管。
4 結束語
低溫地板輻射供暖系統是一種極具發展前途的供暖方式，與傳統的供暖方式不同，低溫地板輻射供暖系統以其舒適、衛生、不占房間使用面積、節能、低噪音、便于分戶計量等優點被廣大消費者認可，在工程實踐中得到越來越廣泛的應用。本文對低溫地板輻射供暖系統設計和施工中經常出現的一些問題進行分析說明，希望與各專業同行共同努力，在工程設計、施工及運行管理等方面能夠更加完善，促進此種新型供暖系統的發展。
參考文獻
[1] 張純安．地板輻射采暖的模擬及優化設計：[碩士研究生論文]．天津：天津大學．1988.
[2] 游?昱．干式低溫熱水地板輻射采暖系統的理論計算及實驗研究
[碩士研究生論文]．北京：北京建筑工程學院．2004.
[3] 低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程．DBJ/T 01－49－2000．北京．2000.
[4] 建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范． GB50242－2002.
[5] 陸耀慶．經濟型地板輻射采暖模式的探討．暖通空調新技術2．北京．中國建筑工業出版社． 2000.
