低溫熱水地板輻射供暖系統設計及施工問題分析

王喬喬 蘭州城市供水（集團）有限公司工程師

隨著人們的生活質量逐漸提升，對于居住環境的溫度舒適有著較高的要求。傳統的供暖系統已經無法滿足大眾的需求，需要采用低溫熱水地板輻射供暖系統以滿足人們的居住需求。然而，新的供暖系統在實際設計與施工過程中存在較多的問題，如敷設盤管錯綜復雜、實際供暖溫度比預期溫差大等，因此要不斷優化施工技術，改進設計及施工方案。

1 低溫熱水地板輻射供暖系統的優點

1.1 節能高效

通常情況下，人體腳部會直接接觸建筑物室內的地面，在相同的供暖溫度下，人們對地板輻射供暖的體感溫度要高出傳統散熱器式供暖系統2 ～3 ℃，因此對低溫熱水地板輻射供暖系統進行設計時，可以在傳統供暖的溫度設置基礎上降低2 ～3 ℃。地暖供熱比傳統散熱器式供熱更加節約熱能，同時能夠減少廢氣、廢料的排放，有效節約能源、保護環境。此外，地板輻射供暖敷設的是塑料管材料，更容易開展施工，在施工成本與時間方面均優于散熱器供暖系統，具有經濟實用的特點。

1.2 節省空間

地暖系統安裝于地板以下，所有供熱管線均可敷設于結構層中，能增加房間的使用面積。此外，低溫熱水地板輻射供暖系統采用塑料管作為敷設材料，平均使用壽命為50 年，相比傳統的散熱鋼管材料使用年限更長，且不會在地下留下安裝接口，避免滲漏隱患。塑料管道不會被腐蝕和結垢，后期的檢驗與維護中大大節約了維修費用。

1.3 保暖隔音

在低溫熱水地板輻射供暖系統施工過程中，會在地下結構層增加一層保溫層，提升地暖的保溫效果，同時也具有較好的隔音效果。由于地暖系統采用混凝土與砂漿層作為主要的蓄熱結構，其蓄熱能力較強，熱穩定性能較高，還能有效避免外界的干擾，保持室內溫度恒定因此，地暖系統也可應用于大型建筑物內部，充分發揮其節能效果。

2 低溫熱水地板輻射供暖系統設計中的問題

2.1 熱負荷計算

在低溫熱水地板輻射供暖系統的設計環節中，要根據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736-2012）進行正確的熱負荷計算，并與傳統的散熱器進行區分。地暖主要敷設管道區域在地面和墻面，因此不需要將敷設加熱管輻射面的傳熱負荷計算到房間外圍護結構之中。此外，還需要注意以下幾點因素。第一，在進行低溫熱水地板輻射供暖系統的熱負荷計算時，需要將室內的設計溫度降低2 ～3 ℃，以確保得到相對準確的結果。由于地板輻射供暖系統是通過輻射的強度與溫度共同進行供暖工作，從而在建筑物室內形成均勻的溫度分布以及熱輻射作用，相比傳統的散熱器系統可以保留2 ～3 ℃的浮動溫度，以形成等效熱舒適度效應，在合理范圍內降低建筑物的熱負荷。第二，不需要計算敷設加熱管道樓板的熱負荷。在建筑物的各個房間中，每個樓層需要在計算供暖熱負荷時扣除來自上層的熱量，從而準確計算各房間實際需要的熱負荷。第三，在房屋裝修過程中，由于不同住戶的需求不同，選擇的地面材質相應存在差異。因此，在計算熱負荷時，應當選擇散熱量最低的木質地板進行計算，從而確保實際采暖的效果。還需要考慮到墻面裝飾厚度、家具覆蓋情況等因素，避免因導熱性的差異而對供暖溫度產生影響。第四，合理區分集中供暖分戶計量與分戶獨立供暖的住宅，考慮好各方面因素對熱負荷計算產生的影響，確保計算值符合整體工程實際的采暖熱負荷值[1]。

2.2 材料選取及敷設

2.2.1 供熱盤管材料的選擇

在低溫熱水地板輻射供暖系統的供熱盤管材料選擇上，需要充分遵循使用壽命長、熱媒溫度高、工作壓力小以及安裝性價比高等原則。目前，行業中使用最廣泛的是交聯聚乙烯管和耐熱增強型交聯聚乙烯管，相關供暖工作人員需要在采購材料的過程中充分考察各生產廠商的產品質量，避免出現產品生產規范及標準不完備、質量存在差異的現象。同時，還需要對設計、施工及運行等過程中的工作人員進行統一的知識培訓，提高工作人員對塑料管材性質及功能的掌握和了解，最大程度上發揮塑料管材在供暖系統中的價值。

2.2.2 供熱盤管的敷設工作

在選擇好供熱盤管的材料后，需要采取相應的供熱盤管的敷設工作。在進行盤管敷設設計工作時，必須要遵循房間內地面溫度分布均勻的原則，采用回折式和平行式的敷設方式，確保其中的高溫管道能夠敷設于各房間熱負荷量最大的位置。此外，保證盤管的間距保持在150 ～300 mm，房間外側縮小間距，房間中間位置加大間距，確保整個房間的溫度分布均勻。

2.2.3 地板結構的設計工作

在完成供熱盤管的敷設設計后，需要進行地板結構設計。通常建筑物的地板結構由鋼筋混凝土樓板、泡沫塑料板、絕熱層、供熱塑料管、碎石混凝土填充層、找平層以及地面裝飾層構成。一些設計人員會在敷設供熱管道時添加一層絕熱層，從而起到阻斷熱量向下流動、減少噪聲的效果，但相應也會使建筑物的高度增加，成本增加[2]。

2.2.4 系統環路的設計問題

在進行供暖系統管道的設計工作時，需要特別注意環路的合理劃分，提升整體的利用率，盡量實現分室控制。同一集水器的各個環路設計長度要盡量保持相近，從而有效避免冷熱不均的情況發生。由于采用低溫熱水地暖系統的水溫較低且溫度不穩定，水流量需要達到傳統散熱器的2 ～3 倍才能達到正常的供熱效果。此外，需要在各環路上增設調節裝置，起到平衡各環路長度的作用。

2.2.5 分集水器的設置問題

供暖系統的分、集水器應當設置在具備防水措施的廚房或衛生間中，一般安裝在空間開闊的廚房櫥柜內，從而便于后期的檢查與維護。由于分、集水器內部儲存大量的水，因此其過濾器、閥門等設備必須要采用耐腐蝕材料，并且在其支路進出口都要設置閥門。若后期某段環路出現問題，則只需要關閉相應位置的閥門即可進行檢修工作，從而避免對整體的供暖造成影響。

2.3 壁掛爐選擇問題

現階段，住宅主要使用低溫地板輻射供暖系統，其熱源主要來自于集中供暖分戶熱計量以及分戶獨立壁掛爐設備。壁掛爐基本是按照供回水溫差進行流量以及配置循環水泵的計算，其溫度數值在20 ～25 ℃。低溫熱水地板輻射供暖系統主要設置的供回水溫差在10 ℃左右。基于此，可以確定在流量上會相差兩倍以上。按照熱量確定壁掛爐會由于流量部分不符合設計需求，難以保證室內溫度與設計標準相適應。在小區別墅設計中，其層數為2 ～3 層，建筑面積可確定為170 ～200 m2，耗熱量計算后可確定為10 000 W 左右。按照這一熱量數值配置壁掛爐，從供應角度上難以滿足室內實際設計溫度。產生這一現象的原因是配置壁掛爐內循環水泵流量等部分難以滿足系統要求。

燃氣爐運行過程中會出現空氣污染問題。天然氣是清潔燃料，但是需要將熱量分散到不同的位置。在使用高層住宅過程中，由于CO2以及CO 等排放不夠順利，因此會對環境產生嚴重影響。結合相應環境試驗數據，投入使用的高層住宅小區中，碳氧化合物濃度偏高，最高數值超過國家標準的兩倍左右。基于此，低溫地板輻射供暖熱源設計選擇過程中，需要對壁掛爐型號的選擇問題進行充分分析，確保客戶的用暖需求得到滿足，同時在高層住宅熱源選擇過程中需綜合性分析環境影響因素。

3 低溫熱水地板輻射供暖系統施工中的問題

3.1 試壓及排水

在低溫熱水地板輻射供暖系統的施工過程中，需要先對建筑物的水壓強度進行測試，試驗壓力調整為0.8 MPa。若試壓過程中管道不存在泄漏現象，則可以正常安裝地暖管道。在完成整體的管道安裝工作后，需對整體的供暖系統進行試壓，符合標準才能進行下一項工程。合格后進行碎石混凝土填充工作，在填充時需將加熱盤管壓力保持在0.6 MPa，養護時泄壓到0.4 MPa，養護期結束后才能夠完全泄壓。此外，在北方冬季寒冷天氣下，為防止管道排水結冰而造成整個加熱盤管損壞，需要用壓縮空氣法將加熱盤管中的水吹出，從而達到保護加熱盤管的目的[3]。

3.2 供熱房間伸縮縫的布置

由于混凝土現澆板存在熱脹冷縮的性能，在受熱后會出現變形、體積膨脹的現象，在溫度降低后體積隨之收縮，從而產生裂縫。這種由變形應力產生的裂縫極有可能向墻體延續，最終造成墻體出現裂縫，嚴重影響建筑物的安全性，因此在施工過程中設置伸縮縫成為必不可少的環節。根據《輻射供暖供冷技術規程》（JGJ 142-2012）相關規定，當地面面積超過30 m2或邊長超過6 m 時，需要按照不大于6 m的間距設置伸縮縫。伸縮縫的寬度不能小于8 mm，在垂直結構的交接處同樣需要預留伸縮縫，其寬度需要不小于10 mm。此外，伸縮縫中需要選用高發泡聚乙烯泡沫塑料或彈性膨脹膏等材料。

3.3 供熱房間供熱盤管布置

在低溫熱水地板輻射供暖系統的施工過程中，需要根據建筑物的實際情況選擇供熱盤管的敷設形式，常見的形式有回折型、平行型以及雙平行型等。目前，大部分建筑工程采用回折型的敷設形式，該形式具有溫度分布均勻、彎曲半徑大，便于展開施工的優點。此外，在建筑物的外墻處，應當將供熱盤管進行平行敷設，從而使地面溫度分布更加均勻。施工人員需要根據實際盤管的散熱量與建筑物所需熱量進行分析，及時對盤管的數量及位置進行調整。

3.4 室溫控制方式的選擇

為了方便住戶使用，低溫熱水地板輻射供暖系統在房間內的溫度控制方式越來越多，通常分為總體控制與分環路控制兩種。總體控制是在指定房間或區域內設置控制器，將分集水器的前端控制閥門與其相連，同時設置可以設定并調節整體溫度的功能，以達到對整個房間的溫度均衡的調節。分環路控制是在房屋內的各個房間分別設置控制器，同時將分集水器在各個環路上的執行器相連，從而達到對各個房間進行單獨控制的目的。

3.5 共用供暖系統的問題

由于主要的供暖區域在住宅區，而住宅區的整體熱量供給由換熱站提供。目前，住宅區內部的供暖系統普遍為散熱器及地板輻射兩種供暖系統。若小區內既設置了散熱器供暖系統，又設置了低溫熱水地板輻射供暖系統，則需要選擇適當的方法保證小區整體的供暖效果，可以通過采取以下方法展開工作。在換熱站內設置兩組換熱器裝置，分別為散熱器供暖系統與低溫熱水地板輻射供暖系統提供熱量。該種方法會大大提高整體的建設成本，但同時也會增加運行后期的節能成效。將散熱器供暖系統中的回流水用于低溫熱水地板輻射供暖系統中，將兩種系統的水管環路進行串聯，從而實現共同供暖的效果。運用這種方法，能夠大大降低水資源的消耗，并且建設成本較低，具有很大的可行性[4]。

3.6 加熱管損傷造成隱患

在施工過程中，供暖盤管在裝車、運輸、卸車、施工以及存放等過程中不合理，或受油漆等化學材料的污染，會大大降低盤管的使用壽命，為后期的供暖系統造成了巨大的安全隱患，因此應在此環節加強管理，提升安全保障力度。在進行碎石混凝土的填充工作時也要盡量減少其對盤管造成的影響[5]。此外，在建筑施工過程中需要搭建具有安全措施的腳手板，施工人員應穿著軟底鞋，不能使用尖銳器具進行施工，確保施工器具不接觸到盤管，同時盡量減少施工人員的踩踏次數。

相關管理人員必須對前期的運輸環節予以高度重視，從而對供暖盤管進行有效保護。同時，施工技術人員需要強化施工全過程的管理效果，安裝加熱盤管前，需仔細檢查材料外觀和接頭部分，對管道與管件內部、外部的污垢以及雜物進行清除。實際安裝過程中，應避免攀踏加熱管或者是放置高溫物體，地板輻射供暖工程不能與其交叉進行，避免對加熱管造成破壞。除此之外，需與土建專業密切配合，避免管路不平，出現排氣不暢等問題。

4 結語

低溫熱水地板輻射供暖系統具有節能高效、舒適衛生、節省空間以及保暖隔音的優點，因此受到廣大消費者的青睞。然而，因為該工程屬于隱蔽工程，容易產生潛在的安全風險，所以要在技術應用與實施方面進行技術優化，從而有效避免地暖地面開裂導致的工程返工現象，同時要嚴格按照方案要求來執行，提升低溫熱水地板輻射供暖的技術水平，為居民提供高質量的居住環境。