低溫熱水地面輻射采暖系統(tǒng)的常見故障分析
關鍵詞： 低溫熱水地面輻射采暖 負荷計算 設計 施工 故障
一、設計原因造成的故障
1.設計計算不嚴謹，造成室溫過高
（1）設計溫度選取不合理
計算全面地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負荷時，室內(nèi)計算溫度的取值應比對流供暖系統(tǒng)的室內(nèi)計算溫度低2℃。
實踐證明，人體的舒適度受輻射影響很大，歐洲的相關實驗也證實了輻射和人體舒適度感覺的相互關系。
（2）圍護結(jié)構(gòu)負荷計算中含地面熱損失
《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ142-2012中規(guī)定：“敷設加熱管的建筑地面，可不計算地面的熱損失”。
敷設加熱部件的地面不存在通過地面向外的傳熱負荷，因此，房間外圍護結(jié)構(gòu)熱負荷不包括輻射加熱部件的地面熱負荷。
供暖的目的就是滿足人群在室內(nèi)的舒適度。而有些設計人員在熱負荷計算過程中，忽略了以上兩點，熱負荷計算與散熱器采暖的計算參數(shù)選取完全相同，造成室內(nèi)溫度偏高，帶來了不必要的經(jīng)濟浪費。
2.忽略了面層材料對地面散熱量的影響，造成室溫過高或過低
低溫熱水地面輻射采暖方式中，面層熱阻的大小，直接影響到地面的散熱量。實測證明，在相同的供熱條件和地板構(gòu)造的情況下，在同一個房間里，以熱阻為0.02m2•K/W左右的花崗石、大理石、陶瓷磚等作面層的地面散熱量，比以熱阻為0.10m2•K/W左右的木地板為面層時要高30%～60%；比以熱阻為0.15m2•K/W左右的地毯為面層時要高60%～90%。
由此可見，面層材料對地面散熱量的影響很大。為了節(jié)省能耗和運行費用，盡量選用熱阻小的材料做面層。在設計過程中，未與甲方或建筑專業(yè)溝通，隨意參考一種面層做法，設計加熱管的間距，造成實際使用情況與設計情況不符，帶來不必要的麻煩與修改。例如：河北一賓館，原設計套間內(nèi)鋪地毯，實際使用時為木地板，造成室內(nèi)溫度偏高很多，導致房間內(nèi)不僅讓人燥熱難忍，而且造成不必要的能源浪費。而門廳，原設計為大理石地面，實際使用時鋪了地毯，使房間溫度偏低。因此，設計之前，必須和甲方溝通好面層做法，且在設計說明中加以說明，以免為后期使用帶來不必要的不適。
3.供水溫度過高，造成房間冷熱不均，泥沙沉積管道阻塞
《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ142-2012中規(guī)定：熱水地面輻射采暖系統(tǒng)的供水溫度不應大于60℃。民用建筑供水溫度宜控制在35℃～45℃。
供回水溫差不宜大于10℃且不宜小于5℃。保持較低的供水溫度，可以延長塑料加熱管的使用年限，提高室內(nèi)熱舒適度；較低的供回水溫差，可保持系統(tǒng)內(nèi)有充足的循環(huán)水量和較高的熱媒流速，加熱管內(nèi)水的流速不宜小于0.25m/s。以便于排除加熱管內(nèi)的空氣，防止泥沙雜質(zhì)的沉淀，并提高地面的溫度均勻度。地面輻射供暖在使用中出現(xiàn)的問題，有相當一部分是因為熱媒參數(shù)不符合地面供暖要求造成的。例如：北方一別墅區(qū)，采用地面輻射供暖系統(tǒng)，與其它散熱器采暖系統(tǒng)共用同一熱源，未設置混合水泵及其相應的調(diào)控裝置。供暖前，曾請專人對系統(tǒng)進行平衡調(diào)試。
供暖初期，室內(nèi)燥熱異常，各家開始調(diào)下閥門，一個月后，出現(xiàn)房間冷熱不均，房間越大，溫度越低。只有廚房、衛(wèi)生間溫度還可以，住戶反映強烈。
低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)與常規(guī)的熱水散熱器供暖系統(tǒng)在設計中最大的不同點：供水溫度低、供回水溫差小、系統(tǒng)的循環(huán)水量大。
（1）供水溫度過高，在供暖初期地表面溫度過高，不滿足規(guī)范要求、且室內(nèi)燥熱。輻射供暖的地表面平均溫度宜符合下表的規(guī)定：
確定供暖地面向上的供熱量時，應校核地面平均溫度，確保其不高于上表規(guī)定的限值。地表面平均溫度宜按下式計算：
tpj=tn＋9.82×(q/100)0.969
式中：tpj——地表面平均溫度（℃）；
tn——室內(nèi)空氣溫度（℃）；
q——單位地面面積向上的供熱量（W/m2）。
供水溫度過高，必然會引起單位地面面積向上的供熱量q過高，從而導致地表面平均溫度超過規(guī)范允許范圍，人體感覺不適、房間溫度過高。
（2）由于供暖初期房間溫度過高，用戶只能開窗放熱，或者關小閥門，減少循環(huán)水流量，造成加熱管內(nèi)水流速度過低。隨水游移的顆粒物十分細小，過濾器難以攔截，從而導致泥沙污物沉淀，并逐步形成阻塞。
（3）供暖房間大小不一，各環(huán)路的管線長短不一。房間面積大、供暖管線長的環(huán)路，阻力較大，流速較慢，沉積物越積越多，直至完全堵塞。從而使房間內(nèi)熱水不循環(huán)，地面變涼，失去了供暖的意義。房間小、管道短的環(huán)路阻力小，逐漸成為水流的循環(huán)的通道，地面溫度還可以維持。但整個供暖系統(tǒng)失去了調(diào)節(jié)的功能，處于癱瘓狀態(tài)。
后經(jīng)熱力外網(wǎng)改造，在供熱總管上加裝混合水泵，砌熱力小室，使地暖系統(tǒng)水量加大，溫度降低，資用壓力與地暖系統(tǒng)相匹配。整個別墅區(qū)的地暖進入正常的運行狀態(tài)。
4.忽略了家具的遮擋，造成冷熱不均
2013年年底，去河北燕郊一朋友的家里做客。客廳的溫度適宜，而臥室的落地的帶儲物箱的床板向上掀開著，剛開始還以為朋友擔心新家具有氣味，在做通風處理。后經(jīng)朋友解釋，睡覺時，在床上燥熱難受，但臥室內(nèi)溫度不高，不在床上時，又覺得有點冷。白天，就把床板掀開，不然，房間里太冷……究其原因，臥室的面積不大，一張床，占據(jù)了房間的一大半面積，而加熱管又集中布置在了床下的位置。以至造成用戶的不適。如圖1所示：
在設計階段，布置加熱管時，應考慮家具的遮擋，并將溫度較高的進水管段優(yōu)先布置在熱損失較大的外墻及外窗部位，且外墻及外窗附近的加熱管的間距，可適當減小。如圖2所示：
由于地面輻射供暖的加熱管隱蔽在地面填充層內(nèi)，一旦施工很難修改，所以建議朋友換一個帶支腿的床，將敷設加熱管的地面露出來，散熱效果會好些。
二、施工原因造成的故障
1.未做膨脹條，造成地面隆起
京郊一小區(qū)，住宅樓采用低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)，供回水溫度50℃/40℃，施工安裝已全部完成，在進行調(diào)試運行幾天后，有的房間地面中部隆起，有空洞聲，地面沿墻的部分瓷磚出現(xiàn)崩起和裂紋。究其原因，居室四周沿墻處，忘了設置膨脹條或膨脹條設置不當。已出現(xiàn)隆起和龜裂的房間只能采取局部補救的辦法。部分房間沿墻剔縫加膨脹條；個別房間全部拆掉重做。填充層伸縮縫的設置應與加熱管的安裝同步或在填充層施工前進行，并應符合下列規(guī)定：
（1）當?shù)孛婷娣e超過30m2或邊長超過6m時，應按不大于6m間距設置伸縮縫，伸縮縫寬度不應小于8mm；伸縮縫宜采用高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料板，或預設木板條待填充層施工完畢后取出，縫槽內(nèi)滿填彈性膨脹膏；
（2）伸縮縫宜從絕熱層的上邊緣做到填充層的上邊緣；
（3）伸縮縫應有效固定，泡沫塑料板也可在鋪設輻射面絕熱層時擠入絕熱層中。
伸縮縫平面布置可參考下圖：
混凝土填充層設置伸縮縫，是為了防止地面熱脹冷縮而被破壞，是熱水地面供暖工程設計及施工中非常重要的部分。
混凝土的線膨脹系數(shù)約為10×10-6m/(m•℃)，間距為6m時，其膨脹量約為2.7mm；考慮施工方便，規(guī)定伸縮縫寬度不宜小于8mm。
采用聚乙烯泡沫塑料板時應采用壓縮強度較小的材料，例如可采用密度不大于20kg/m3的模塑聚苯乙烯泡沫塑料。
伸縮縫填充材料的設置方法舉例：
①采用高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或滿填彈性膨脹膏時，可用8mm×80mm（高）木板先做伸縮縫，填充層終凝后取出，再填充高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或內(nèi)滿填彈性膨脹膏。
②采用聚乙烯泡沫塑料板時，可在鋪設泡沫塑料類絕熱層時留出伸縮縫位置，將聚乙烯泡沫塑料板插入其內(nèi)，泡沫塑料類絕熱層起到固定伸縮縫填充材料的作用。
伸縮縫做法參考下圖：
2.加熱管有接頭，造成漏水，帶來不必要的返工
一住戶買的新房，入冬啟用地面供暖系統(tǒng)沒幾天，樓下住戶反映衛(wèi)生間地面漏水，樓下的屋頂陰濕了一大片。請來物業(yè)起掉瓷磚重新做防水，毫不見效。只好砸開填充層，發(fā)現(xiàn)加熱管上有個接頭，水就是從接頭處漏出來的�！遁椛涔┡├浼夹g(shù)規(guī)程》中規(guī)定：埋設與填充層內(nèi)的加熱管不應有接頭。但是，有的安裝隊截下較長的管段舍不得扔掉，熱熔連接起來，埋設在地面下。其實，埋下一個接頭就等于埋下一個隱患，因為在連接的過程中，管材的環(huán)應力已然受到損害，使用壽命也受到影響。施工過程中，應該嚴格按規(guī)范要求施工，以免給后期使用時帶來麻煩。
3.樓板高低不平，薄厚不一，給地暖施工帶來困難
土建專業(yè)在澆筑樓板時，應嚴格按圖紙要求施工。同一樓層的各個房間，應當標高一致、厚度相同、表面平整。這一點，對地面采暖的施工安裝來說十分重要。有的工地，在澆筑樓板時，具有很大的隨意性，造成樓板薄厚不一，高低不平。因此，在進行地面供暖施工時，為了保持地面平整，只好在填充層上找齊，有的加熱管甚至緊貼地面，失去了填充層的保護，致使地面出現(xiàn)裂紋，也給使用留下隱患。
為了避免上述情況的發(fā)生。應加強專業(yè)工種之間的交接驗收管理。后施工的工種對先施工的工種進行質(zhì)量驗收，前一工種達不到質(zhì)量要求，后一工種拒絕施工。建立嚴格工序銜接制度，是十分必要的。
三、用戶裝修或使用不當出現(xiàn)的問題
現(xiàn)在的住房多以毛坯形式出售，室內(nèi)裝修部分，用戶有了很多的自主權(quán)，當建筑采用低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)時，業(yè)主就必須對地面材料的選擇、做法以及相關的注意事項有所了解。物業(yè)管理部門，在用戶入住前，也應該提醒住戶在裝修和使用中需特別注意事項，以避免出現(xiàn)一些不必要的麻煩和事故。
其原則就是注意保護地面下的加熱管�！遁椛涔┡├浼夹g(shù)規(guī)程》JGJ142-2012中規(guī)定：“施工面層時，不得剔、鑿、割、鉆和釘填充層，不得向填充層內(nèi)楔入任何物件�！痹趯嶋H工程中，出現(xiàn)過很多損壞加熱管布件的事故，而這些事故，如提前加以注意，本來是完全可以避免的。這里就不再一一列舉。由于地面輻射供暖的加熱管隱蔽在填充層內(nèi)，因而在進行地面裝修時需特別小心。做完地面輻射供暖的地面不能堆積重物，不能錘擊，更不能釘釘子。因為一旦造成加熱管或加熱電纜的損壞，就很難修復，甚至不得不全部打掉重做。
四、結(jié)論
與傳統(tǒng)散熱器采暖相比，在相同的舒適條件下，低溫熱水地面輻射采暖室溫可比散熱器供暖低2℃，耗熱量可減少約10%～15%，再配備用熱計量和調(diào)節(jié)裝置，做到自動控制、合理使用，一般可再節(jié)約能耗約25%～30%。為了讓低溫熱水地面輻射采暖更好的發(fā)揮其作用，我們就應該做到方案、設計合理，施工、使用規(guī)范。確保給用戶提供一個健康、舒適的生活和工作環(huán)境。同時，為全面建成小康社會，實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢做出自己應盡則責任和義務。
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