低溫熱水地面輻射采暖系統的常見故障分析
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的熱負荷時，室內計算溫度的取值應比對流供暖系統的室內計算溫度低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）圍護結構負荷計算中含地面熱損失
《輻射供暖供冷技術規程》JGJ142-2012中規定：“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，房間外圍護結構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選取完全相同，造成室內溫度偏高，帶來了不必要的經濟浪費。
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，原設計套間內鋪地毯，實際使用時為木地板，造成室內溫度偏高很多，導致房間內不僅讓人燥熱難忍，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
《輻射供暖供冷技術規程》JGJ142-2012中規定：熱水地面輻射采暖系統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，提高室內熱舒適度；較低的供回水溫差，可保持系統內有充足的循環水量和較高的熱媒流速，加熱管內水的流速不宜小于0.25m/s。以便于排除加熱管內的空氣，防止泥沙雜質的沉淀，并提高地面的溫度均勻度。地面輻射供暖在使用中出現的問題，有相當一部分是因為熱媒參數不符合地面供暖要求造成的。例如：北方一別墅區，采用地面輻射供暖系統，與其它散熱器采暖系統共用同一熱源，未設置混合水泵及其相應的調控裝置。供暖前，曾請專人對系統進行平衡調試。
供暖初期，室內燥熱異常，各家開始調下閥門，一個月后，出現房間冷熱不均，房間越大，溫度越低。只有廚房、衛生間溫度還可以，住戶反映強烈。
低溫熱水地面輻射供暖系統與常規的熱水散熱器供暖系統在設計中最大的不同點：供水溫度低、供回水溫差小、系統的循環水量大。
（1）供水溫度過高，在供暖初期地表面溫度過高，不滿足規范要求、且室內燥熱。輻射供暖的地表面平均溫度宜符合下表的規定：
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，減少循環水流量，造成加熱管內水流速度過低。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，各環路的管線長短不一。房間面積大、供暖管線長的環路，阻力較大，流速較慢，沉積物越積越多，直至完全堵塞。從而使房間內熱水不循環，地面變涼，失去了供暖的意義。房間小、管道短的環路阻力小，逐漸成為水流的循環的通道，地面溫度還可以維持。但整個供暖系統失去了調節的功能，處于癱瘓狀態。
后經熱力外網改造，在供熱總管上加裝混合水泵，砌熱力小室，使地暖系統水量加大，溫度降低，資用壓力與地暖系統相匹配。整個別墅區的地暖進入正常的運行狀態。
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。后經朋友解釋，睡覺時，在床上燥熱難受，但臥室內溫度不高，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，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，住宅樓采用低溫熱水地面輻射供暖系統，供回水溫度50℃/40℃，施工安裝已全部完成，在進行調試運行幾天后，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，并應符合下列規定：
（1）當地面面積超過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，再填充高發泡聚乙烯泡沫塑料或內滿填彈性膨脹膏。
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，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沒幾天，樓下住戶反映衛生間地面漏水，樓下的屋頂陰濕了一大片。請來物業起掉瓷磚重新做防水，毫不見效。只好砸開填充層，發現加熱管上有個接頭，水就是從接頭處漏出來的。《輻射供暖供冷技術規程》中規定：埋設與填充層內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，致使地面出現裂紋，也給使用留下隱患。
為了避免上述情況的發生。應加強專業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量驗收，前一工種達不到質量要求，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的問題
現在的住房多以毛坯形式出售，室內裝修部分，用戶有了很多的自主權，當建筑采用低溫熱水地面輻射供暖系統時，業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。《輻射供暖供冷技術規程》JGJ142-2012中規定：“施工面層時，不得剔、鑿、割、鉆和釘填充層，不得向填充層內楔入任何物件。”在實際工程中，出現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，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、結論
與傳統散熱器采暖相比，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節裝置，做到自動控制、合理使用，一般可再節約能耗約25%～30%。為了讓低溫熱水地面輻射采暖更好的發揮其作用，我們就應該做到方案、設計合理，施工、使用規范。確保給用戶提供一個健康、舒適的生活和工作環境。同時，為全面建成小康社會，實現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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