基于故障樹的家用地暖制熱不良分析

程文超，顧潔，谷衛彪，蔡二輝，馬凌鵬

（蘇州華碧微科檢測技術有限公司，江蘇 蘇州 215000）

隨著人們生活節奏的加快，人們對居住舒適度的要求越來越高，長江以南地區居民對冬季室內采暖的需求也越來越大，住宅區、學校、醫院、辦公區、商場等場合，均逐漸安裝了獨立的供暖系統，長江以南地區不同于北方地區的集中供暖形式，采暖形式多為小型獨立專用的供暖系統，形式主要有電熱器供暖、壁掛空調供暖、中央空調供暖、地板輻射供暖等。寧波市鄞州區某居民住宅樓內，用戶在裝修時采用了地板輻射供暖系統進行室內供暖，據用戶介紹，冬季正常使用室內環境溫度較低，不能滿足冬季取暖需求。

1 情況介紹

該家用地暖采用地板輻射供暖系統進行冬季取暖，系統主要包括熱水鍋爐、溫度控制器、分水器、集水器、毛細管網系統和進回水管。

熱水鍋爐形式為燃氣采暖熱水爐，采用市政燃氣燃燒加熱，器具型號為L1P27-WBN6000-24CRN S5500，鍋爐工作具體參數見表1。

表1 燃氣采暖熱水爐參數表

溫度控制器分別安裝在起居室、客廳墻壁，分水器集水器組合安裝在墻壁，供熱管路為6路供熱，毛細管網敷設系統和輸配管均經地板裝飾裝修工程進行隱蔽。

2 故障樹模型建立

2.1 故障樹分析法

故障樹分析方法最早來自美國貝爾電報公司，該分析方法是一種運用邏輯分析和推理故障事件的圖形演繹方法（Fault Tree Analysis，簡稱FTA）。故障樹圖可以針對設備、零部件、系統及生產線出現的某種故障（頂事件）進行邏輯分析，與出現故障相關的基本事件（底事件）逐級關聯，能使兩者之間的關系表達得更清晰直觀，便于找出薄弱環節，能夠對復雜系統進行準確高效的故障分析。國家標準GB/T 4888-2009《故障樹名稱術語和符號》中，對故障樹圖中使用事件符號和邏輯門符號的名稱和意義做出了明確規定，故障樹圖中常用事件符號和邏輯門符號的意義見表2。

表2 故障樹使用的事件符號和邏輯門符號

2.2 故障樹模型建立

該地板輻射供暖系統發生的制熱效果不良的原因比較多，涉及電熱鍋爐熱效應、溫度控制系統響應、分集水器質量、管道流通情況、地板散熱情況等，利用故障樹將制熱不良原因進行梳理，能夠簡單清晰地表達制熱系統不良情況發生的邏輯關系，可以輔助使用人員、維修人員查找原因并提出解決措施，該系統制熱效果不良的故障樹圖，如圖1所示，事件的代碼說明見表3。

表3 故障樹分析基本事件

圖1 故障樹圖模型

3 試驗分析與檢查

3.1 試驗前準備

利用Fluke手持式絕緣電阻測試儀，測量熱水鍋爐兩相電源線的對地絕緣電阻均顯示為無窮大，檢查熱水鍋爐未見進水口和出水口管接頭，管接頭無松動和漏水，關閉所有房間內門窗，熱水鍋爐連接220V市電。

3.2 鍋爐電路檢查與分析

通電后運行熱水鍋爐，將熱水鍋爐加熱功率設置為最大功率。打開每個房間溫度控制器，設定溫度為28℃，此時，室外溫度為12℃。利用Fluke數字鉗形表測試熱水鍋爐電源線電源電流為10A，檢查熱水鍋爐出水管路，出水管路表面溫度比進水管路表面溫度高，表明該鍋爐在220V電壓下能夠正常進行加熱工作。

3.3 分集水器檢查與分析

檢查分水器和集水器，連接兩者的干管均，未見安裝過濾器，集水器和分集水器上安裝6條支路加熱管，從左至右編號為1#～6#。在熱水鍋爐加熱運行10min、20min、30min、40min、50min、60min時，利用Fluke非接觸式溫度測試儀分別測量分水器和集水器6條管路外表溫度，記錄數據分別見表4和表5。

表4 分水器支路管道表面溫度

表5 集水器支路管道表面溫度

圖2 分集水器圖片

由表3數據表明，熱水鍋爐開機運行約40min后，分集水器各個支路內水溫趨于平穩，表明室內各個房間毛細管網系統發熱達到穩定，因此，推出在熱水鍋爐溫度控制器開啟后，分集水器閥門能夠正常開啟，且連接分集水器的進水管和回水管未存在堵塞，熱水能夠進行流動輸送熱量。

3.4 室內溫度測量

熱水 鍋 爐 加 熱運 行10min、20min、30min、40min、50min、60min時，利用Fluke非接觸式溫度測試儀分別測量臥室1、臥室2、臥室3、客廳、廚房、衛生間的室內環境溫度并與鍋爐的溫控器顯示溫度進行對比，結果見圖3和圖4，熱水鍋爐溫控器與實驗室溫度計測量偏差可以忽略不計，由此表明溫控系統良好。

圖3 溫度計測量房間溫度值

圖4 墻上溫控器顯示值

3.5 地暖管敷設檢查與分析

根據故障樹圖，地暖制熱不良原因還與地暖管系統有關，地暖管系統包括預制溝槽保溫板、均熱層、隔熱層等。打開地暖面層檢查，發現樓板上安裝預制溝槽保溫板，預制溝槽保溫板上面安裝均熱層，均熱層上敷設毛細管網，毛細管網上部未敷設均熱層，經測量發現均熱層上部與面層地板間距約20mm，未與面層地板接觸，見圖5。毛細管網下方的均熱層到面層下表面距離太大，均熱層不能充分向面層進行熱傳遞，增大了均熱層向面層進行熱輻射傳遞時的熱量損失，使得地面輻射供暖效果差，影響室內供暖效果。

圖5 毛細管與面層局部照片

4 結語

通過利用故障樹圖分析了家用熱水鍋爐地暖制熱效果不良的因素，得出該地暖制熱效果不良的原因為毛細管網下方的均熱層到面層下表面距離太大，傳熱發生損失。