采暖陶瓷墻地磚概述

蔡曉峰

摘 要：本文從熱源、結構、施工、運行等方面對目前市場現有的采暖陶瓷磚作初步歸納，在分析其性能特點的基礎上，提出一種新型的采暖陶瓷墻地磚方案。

關健詞：采暖；陶瓷磚；電熱；地暖磚

1 引言

采暖陶瓷墻地磚是指具有室內采暖功能的陶瓷磚，一般可分為采暖地磚和采暖墻磚兩大類。普通的陶瓷磚本身不能產生熱量，它必須與一定的熱源組合后才能通過自身被加熱而具有對外輻射熱量的功能。

與傳統的取暖爐、暖風機、空調機、暖氣片等采暖形式相比，采暖陶瓷磚供暖系統可使室內具有地面溫度高，上層空間溫度低，給人腳暖頭涼的舒適感，也符合中醫“溫足涼頂”的理論，同時可以減輕室內空氣干燥感，無噪音、無風速、無揚塵、無廢氣，保持室內干凈、清潔，在潮濕地區可以防止各種風濕疾病，有助于健康，給人以一種清新溫暖的良好感覺。

目前，市場上最多的是采暖陶瓷地磚，其種類較多、名稱繁雜、各具特點。本文從熱源、結構、施工、運行等方面對采暖陶瓷磚作初步歸納，并提出一種新型的采暖陶瓷墻地磚方案。

2 采暖陶瓷磚的熱源

目前，采暖陶瓷磚的熱源主要有水熱和電熱兩大類。

水熱是通過加熱盤管將水的熱量傳遞給陶瓷磚，再由陶瓷磚將熱量輻射給室內空氣，熱水溫度在60℃左右，熱水的來源有熱水機、鍋爐、溫泉等。水熱采暖系統相對較為復雜，技術要求高，主要包括：管道的聯接、熱水的制備、熱水的分配、溫度的控制等。水熱采暖的優點是熱容大、溫度穩定性好、容易和原有的鍋爐供暖系統相對接，無電磁輻射產生。

電熱是將電能轉化為熱能來加熱陶瓷磚，再由陶瓷磚將熱量輻射給室內空氣。目前采用的電熱元件主要是由金屬或者碳元素制備。市面常見的金屬制備的電熱元件是金屬發熱電纜、金屬發熱帶、金屬發熱箔，其中最常用的是金屬發熱電纜，如圖3、4、5所示。碳是一種導電材料，傳統的碳電熱元件是用碳黑、石墨制備，其缺點是易被氧化而失效。現在地暖市場上常用的碳制電熱元件是由碳纖維或者碳晶制備的發熱電纜和發熱膜，如圖6、7所示。電熱采暖陶瓷磚的優點是占用室內空間少、控溫準確、采暖系統相對簡單、使用維護方便。

3 采暖陶瓷磚的結構形式

3.1 陶瓷磚與熱源分體型

這是目前市場上最常見的一種結構，其熱源系統與陶瓷磚相對獨立，（嚴格來說它不應稱為采暖陶瓷磚，除非陶瓷磚具有特殊的熱輻射功能）。在施工中首先在需要采暖的地方鋪設獨立的水暖或電暖系統，然后再在熱源系統上面鋪設裝飾材料（陶瓷磚、木地板、大理石等）。以地暖陶瓷磚為例，該類地暖自下而上的各層結構分別是：

混凝土層：鋼筋混凝土樓板；

隔熱層：聚苯乙烯發泡板（XPS板），用來隔絕熱量向下傳遞（也有采用泡沫混凝土）； 上敷熱反射膜（無紡布基鋁箔材料），阻止向下輻射傳熱；

鋼絲網：固定地熱管線，均勻輻射熱量，避免局部溫度過高，水暖一般采用蘑菇板固定；

地熱管線：分為地暖管材（水熱，一般為PE-RT、PE-X或PB）或者發熱材料（電熱，一般為電纜或電熱膜）兩種不同的供熱方式；

填充層：采用砂石混凝土澆制，起到均熱蓄熱作用；

鋪地材料及防潮材料：地暖陶瓷磚。

這種結構的最大優勢是裝飾適應性廣，不需要在鋪貼施工前提前定做采暖裝飾材料，不僅可用于采暖陶瓷墻地磚，還可用于采暖木地板和大理石。

3.2 陶瓷磚與熱源合體型

該結構采暖陶瓷墻地磚只適合電熱系統，它是將電熱元件通過粘貼、燒附、沉積等方法附著在陶瓷墻地磚底表面上，再采用涂層、有機材料、無機材料等附在電熱元件的表面上，使電熱元件與外界隔離，起到絕緣、防水防潮、防腐蝕的作用。比如，先將發熱電纜或發熱絲盤繞在兩層絕緣PET薄膜之間，經真空熱壓密封、制成所需面積規格和所需功率的電發熱膜片，再將發熱膜片粘貼在相應規格陶瓷磚的背面，按照陶瓷磚-電熱膜片-熱反射材料-電絕緣材料-保溫材料-防水防腐材料的結構順序組裝成電熱陶瓷磚。這種結構的最大優勢是每塊陶瓷墻地磚都是一個獨立的發熱單元，如采用并聯電路，采暖磚可以各自獨立工作，相互之間的影響很小，鋪貼施工相對簡單。

4 采暖陶瓷磚的施工程序

4.1 陶瓷磚與熱源分體類型的施工

以電熱地暖陶瓷磚施工為例：

（1）安裝前，測試發熱電纜的標稱電阻及絕緣電阻。

（2）在地面上鋪設專用保溫板，若地面濕度較大，可先鋪設一層防水膜，再鋪保溫板。

（3）在保溫板上鋪一層熱反射鋁箔。

（4）在反射鋁箔層上鋪一層金屬網，目的是防止安裝的熱電纜被壓入絕熱材料中并起到增強地面抗壓強度的作用。

（5） 根據事先設計的發熱電纜布置方式從電源接線端開始將發熱段均勻鋪設在金屬網上，并每隔一定距離作一次綁扎，發熱電纜不能交叉重疊。之后用混凝土均勻覆蓋并包住發熱電纜，（混凝土厚度20 ～ 30 mm左右），最后再鋪設陶瓷地磚。

4.2陶瓷磚與熱源合體類型的施工

（1）測量地暖陶瓷磚安裝區域的面積，進行安裝策劃，確定溫控器的安裝位置以及地暖陶瓷磚的鋪貼數量。

（2）為溫控器和接線盒剔槽：按照安裝策劃圖示的位置將溫控器的位置確定，再將溫控器槽、接線盒槽以及接電源線管槽剔好，最后將溫控器暗盒、接線盒安裝在指定位置。

（3）找平地面：用1：5的水泥砂漿灰找平地面。

（4）鋪貼保溫板和熱反射膜：在找平地面上鋪設保溫層，保溫層間歇不能大于5 mm，并用粘膠帶把縫隙連接起來，在保溫層上鋪設熱反射膜。

（5）檢查地暖陶瓷磚的質量：1）檢測地暖陶瓷磚在運輸和搬運過程中是否有損壞；2）檢測地暖陶瓷磚線路是否有損壞或短路現象，功率是否符合要求；3）試鋪地暖陶瓷磚，看是否有色差或其他地面缺陷。

（6）鋪貼地暖陶瓷磚：1）鋪貼地暖陶瓷磚的方法和流程與普通地磚基本一致；2）鋪設地暖陶瓷磚最需要注意的問題是必須保證所有的插接頭內不能有砂漿或其他雜物且保證把插接頭擰緊擰實。

（7）安裝溫控器，將總電源關掉，把地暖瓷磚連接線與溫控器按照說明書上的要求的方法連接好，并用螺旋固定好。

（8）通電試運行和驗收確認：通電后檢查電源線路，看各項運行數據是否正常，檢查每片地暖瓷磚是否處于工作狀態，保證系統運行無誤。

5 水熱和電熱陶瓷磚的運行對比

水熱和電熱陶瓷磚的運行對比見表1。

6 新型電暖陶瓷墻地磚（板）

從上述現有的采暖陶瓷墻地磚的多方面特性比較來看，電熱陶瓷磚比水熱陶瓷磚要好。從鋪貼施工和后期使用維護來看，陶瓷磚與電熱源合體型比分體型要有優勢。

但是，現有的電熱陶瓷磚也還存在一些問題。首先，電暖陶瓷磚工作時會產生一定的電磁場，這是其不足之處。電磁場是由盤繞的細長的發熱電纜通電所產生的，只要是線狀或長條狀的電熱元件，通電后都會在其周圍產生電磁場。其次，現有電暖陶瓷磚系統中，發熱元件與陶瓷磚之間夾著有機絕緣材料、防護材料和粘結材料，有些甚至隔著空氣，這就增加了熱傳導的阻力，降低了熱源的有效利用率。

采用陶瓷電熱膜作發熱材料就可以基本解決以上問題，陶瓷電熱膜具有電熱轉換效率高、使用壽命長、發熱速度快、發熱溫度高的特性，是一種新型的現代高科技電熱材料。將陶瓷墻地磚與陶瓷電熱膜相復合，可得到一種新型的電暖陶瓷墻地磚，如圖8所示。初步構想是，它可由兩塊陶瓷磚（板）或一塊磚（板）加保溫防水涂層、陶瓷電熱膜、電極、電極引導件、熱反射膜組成，其中陶瓷電熱膜附著在其中一塊陶瓷磚（板）的底面上，電極附著在陶瓷電熱膜上，電極引導件一端聯在電極上，另一端在陶瓷磚（板）的外表面，熱反射膜覆蓋在電熱膜和電極引導件上，兩塊陶瓷磚（板）或一塊磚（板）與一保溫防水涂層將電熱膜夾在中間，陶瓷磚（板）之間用粘結劑粘成一個整體，電極引導件從磚（板）之間或磚（板）與保溫防水涂層的側面引出。

該新型電暖陶瓷磚屬于瓷磚與熱源合體的類型，電熱膜與陶瓷磚（板）緊密牢固的粘結為整體，中間沒有粘結劑等其它物質產生熱阻，因此電熱膜所產生的熱量能夠直接傳給陶瓷磚（板），通電后陶瓷磚升溫快、電熱轉換效率很高，即熱量的有效利用率很高。陶瓷電熱膜在使用中不會被進一步氧化，功率衰減小，使用壽命長，可達30年以上。由于電熱膜呈平面狀平鋪在陶瓷磚的底面上，因此，通電后不會在周圍產生電磁場，避免了電磁場在某些場合的不良影響。該新型電暖陶瓷墻地磚可以在36 V安全電壓下工作，使用中更無觸電的后顧之憂。

采暖陶瓷地磚的表面溫度一般在20 ～ 35℃比較舒適，采暖陶瓷墻磚的溫度可以高些。對電熱采暖陶瓷地磚而言，用于室內采暖的電功率為40 ～ 80 W/m2，房屋保溫性能好，采暖系統的熱量有效利用率高、取低值、房屋保溫性能差，采暖系統的熱量有效利用率低、取高值。

隨著采暖陶瓷墻地磚的技術進步，可以開發出專門適用于各種應用場合的電熱陶瓷產品，如住宅、辦公樓、運動場館使用，畜牧業養殖場使用，軍事、工業特殊場合使用等。產品亦可細分市場，向多元化發展，如室內地磚、室外地磚、內墻磚、外墻磚、鋪路磚、天臺磚、陶瓷瓦等等。