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地暖的分类及绝热材料选用
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·2018-12-26 15:38:40
 
    

目前市场上有很多不同的地暖名称及绝热材料的做法,有些商业宣传的营销术语尚缺乏准确的科学定义,应引起重视。为规范市场,现将《辐射供暖供冷技术规程》(以下简称《规程》)《地面辐射供暖系统施工安装》安装图集对地暖的分类及绝热材料选型要求再叙述-下,希望对读者有所帮助。


一、地面辐射供暖分类及要求

1、混凝土或者水泥砂浆填充式地面辐射供暖

指的是加热部件敷设在绝热层之上,需填充混凝土或水泥砂浆后再铺设地面面层的地面辐射供暖供冷形式。简称为混凝土填充式地面辐射供暖。

2、预制沟槽保温板地面辐射供暖

将加热管或加热电缆敷设在预制沟槽保温板的沟槽中,加热管或加热电缆与保温板沟槽尺寸吻合且上皮持平,不需要填充混凝土即可直接铺设面层的地面辐射供暖形式。

预制沟槽保温板是在工厂预制的、用于现场拼装敷设加热供冷管或加热电缆的、带有固定间距和尺寸沟槽的聚苯乙烯类泡沫塑料或其他保温材料制成的板块。

预制沟槽保温板分为不带金属均热层(地砖型)和带金属均热层(木地板型)两种,前者用于地砖、石材面层的热水地面供暖系统,后者保温板铺设有与加热部件外径尺寸相同沟槽的金属均热层,用于需均热的木地板面层供暖地面,或用于加热电缆供暖地面,使加热电缆与绝热层不直接接触。保温板厚度一般不超过35mm。

3、供暖板地面辐射供暖

以热水为热媒,采用预制轻薄供暖板加热地面的辐射供暖形式。

预制轻薄供暖板,是由保温基板、支撑木龙骨、塑料加热管、粘接胶、铝箱、配水和集水等装置组成,并在工厂制作的一种一体化地面供暖部件,简称供暖板。预制轻薄供暖板成品厚度小于或等于13mm,保温基板内镶嵌的加热管外径小于或等于8mm。

4、预制沟槽保温板和供暖板地面供暖的要求

预制沟槽保温板和供暖板地面供暖的特点是较轻薄、占据室内空间少,可直接铺设木地板,保温板和供暖板以及木地板面层均为干法施工,方便快捷。如采用瓷砖或石材面层为湿法施工,还需增加水泥砂浆找平层等厚度,而且水泥砂浆对预制轻薄供暖均热层有腐蚀作用。因此除住宅厨房、卫生间等不宜使用木地板的场合外,均建议采用木地板面层,以避免湿作业。

预制沟槽保温板和供暖板地暖面层宜为直接铺设木地板的干法施工;不适合采用木地板的场合,可采用瓷砖或石材面层的施法施工。

带龙骨的架空木地板用于地面供暖有以下问题:

①加热部件上部空气层热阻大,不利于进行散热;

②厚度较大,占据空间;

③实践证明,加热电缆敷设在架空木地板的空气层中,不利于加热电缆散热,难以满足房间热负荷要求;温度过高时影响电缆寿命,对聚苯板绝热层也有破坏。一些住宅户内不同房间分别采用木地板和地砖面层,常利用架空木地板的龙骨高度进行地面找平:有的在龙骨之间填充混凝土,失去了架空地板弹性好的优势;有的在龙骨之间填充绝热层,更不利于向上散热。这些做法都不提倡,如需要找平,应在土建设计时在楼板上设置找平的垫层。

采用加热电缆地面供暖时,面层上如铺设厚地毯,热阻过大、需要的电功率很大、地板内温度很高才能满足供暖要求,温度过高不仅影响电缆寿命,还易形成安全隐患。因此,必须铺设地毯的场合不应采用加热电缆地面供暖;如采用加热电缆供暖应在设计文件中提示用户不得铺设地毯。


二、预制沟槽保温板和预制轻薄供暖板技术参数有要求

由于泡沫塑料类绝热层具有一定弹性,在一定范围内受力变形后可以恢复,但受力很大时会出现应力拐点,材料达到破坏极限,压缩变形则不能恢复。供暖地面承载能力与地面构造、绝热材料的特性和抗压强度等因素有关,以下介绍供暖地面承载能力的有关资料:

1、各类型供暖地面的绝热材料比较

供暖地面承压的最薄弱环节为绝热材料的受压变形(泡沫塑料)或被破坏(发泡水泥和泡沫塑料),根据表1可以看出,发泡水泥绝热材料不被破坏的抗压强度高于泡沫塑料压缩强度。

以下按聚苯在地面荷载的作用下压缩量不超过1mm为目标(远小于GB/T 8818标准对聚苯压缩强度相对形变不超过10%的要求)进行了以下一些荷载试验。

2、预制沟槽保温板上应设金属均热层(有导热作用)

(1)预制沟槽保温板上应敷设金属均热层,金属导热层最小厚度应符合表2中数值的要求。

(2)绝热板材上部增设铝箔和铝板面层

铝箔和铝板面层也称为均热层材料,市场上有专售地暖专用反射膜、无纺布反射膜、玻璃纤维铝箔布、为镀铝聚脂薄膜铝板等,薄型地暖均热层材料常用铝箔和铝板。铝箔厚度的选取可参考表3。

地面辐射供暖湿式施工为增强绝热板材的整体强度,并便于安装和固定加热管,对绝热板材表面可分别作如下处理:敷有真空镀铝聚脂薄膜面层,宜用塑料卡钉、塑料扎带固定加热管;敷有玻璃布基铝箔面层,宜用塑料卡钉固定加热管;铺设低碳钢丝网,宜用塑料扎带固定加热管。

近年来,地面供暖的技术快速发展,从国外引进了一些EPS覆膜绝热模块板、带绝热层的聚乙烯(PE)结构复合模块板。

3、预制沟槽保温板供暖地面两种试件的均匀荷载试验

本规范编制过程中,分别对木地板面层和瓷砖面层两种预制沟槽保温板供暖地面的试件进行了均匀荷载试验。试件构造同图A.2.1和A.2.4的非潮湿房间,保温板为25mm厚模塑型聚苯乙烯泡沫塑料,试件平面尺寸为600mm×600mm,每种试件3个。试验时上设刚性承压板,每次在承压板上加载40kg(111.1kg/m2)砝码,静止30min后记录试件变形量,共加载400kg(1111.1kg/m2),得出两种试件3次试验的平均荷载曲线,如图1。

从图1可以看出:木地板面层试件变形量远大于瓷砖面层试件,是因为直接铺设的木地板面层与保温板之间存在缝隙,且木地板本身也有一定的压缩变形,变形量包括缝隙、木地板和保温板的压缩量;瓷砖面层及铺设了钢丝网的30mm厚水泥砂浆基本为不变形的刚性构造层,且与保温板紧密结合基本无缝隙,因此相对准确地反映了保温板的压缩量。在约11kN/m2(kPa)的均匀荷载下,木地板面层试件的变形量不到1mm,其中保温板变形约为0.16mm,可满足一般民用建筑的荷载要求。

4、地面的实际使用过程中,不可能都是满铺于地面的均匀荷载

实际均为作用于地面的局部荷载,通过地面面层、粘接层、填充层和钢丝网等的均压作用,对保温材料形成较均匀的荷载。根据日本资料,居住建筑中常见的较大局部荷载情况和对地面供暖产品的承载力要求如表4,各类型供暖地面均应满足表中的承载力要求。

5、预制轻薄供暖板局部荷载承载力试验

国家标准《预制轻薄型热水辐射供暖板》在编制过程中对聚苯密度不同的几种产品的试件,按表3中居住建筑对地面供暖产品的承载力要求,进行了局部荷载试验(不包括反复瞬时冲击力试验)。采用的压头为Φ40mm圆柱体,短期荷载的试验速度为1.5mm/min,长期荷载试验约1000h。为消除供暖板和木地板面层材料之间的间隙,先加载预负荷50N,1分钟后将形变位移定为零点重新开始施压。试验结果见表4和图2。由于时间限制,没有进行瓷砖面层的长期荷载试验,但通过短期荷载试验可知承载能力瓷砖面层优于木地板面层。从图2还可以看出,在约600小时之后,试件趋于稳定,不再继续变形。

6、预制沟槽保温板供暖地面短期局部荷载试验

参照上述预制轻薄供暖板的试验方法,对某生产厂提供的木地板面层供暖地面的试件进行了短期荷载试验,结果见表6和图3。由于聚苯板密度小、厚度大,同样面积的试件变形量接近聚苯密度为35kg/m3的预制轻薄供暖板供暖地面的上限值,比40kg/m3的预制轻薄供暖板供暖地面的变形量约大一倍,但都不超过1mm。根据分析和上述预制轻薄供暖板的试验结果,瓷砖面层的变形量应小于木地板面层。

由于时间等原因,没有进行长期荷载试验和瓷砖面层试验。但根据短期荷载试验结果推测,变形量比密度为40kg/m3的预制轻薄供暖板供暖地面大一倍,也没有超过1mm。

7、工程应用

(1)塑料地暖模块

市场上经常看到类似用塑料制成的地暖模块,宣传营销称这种模块可用于干、湿式地暖。笔者认为这种模块的作用主要是固定加热盘管,不能代替预制沟槽保温板及预制轻薄供暖板保温基板,因为没有绝热材料,导热系数及热阻不满足《规程》《地面辐射供暖系统施工安装》安装图集要求。采用这种塑料地暖模块时应注意:首先,在塑料地暖模块下部,结构层上部辅设绝热层;另外,塑料地暖模块上部只能采用湿式辐射供暖,即应为混凝土填充式供暖地面,不能采用干式地暖。

(2)预制沟槽保温板(不带均热层)

这种地暖模块在工厂顸制,在现场拼装后将加热管辅设于尺寸吻合的保温板沟槽内且上皮持平,保温板预制一般不超过35mm,是由沟槽的聚苯乙烯泡沫塑料、模塑聚苯乙烯泡沫塑料或其他的保温材料制成的模板。其选用的模板基材应满足《规程》《地面辐射供暖系统施工安装》安装图集要求,特别指出保温材料制成的模板基材应满足防火B2级要求。按《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222-2017的规定,绝热材料的燃烧性能等级不应低于B1级。采用这种塑料地暖模块时应注意:预制沟槽保温板上部未增设铝箔和铝板面层,只能采用湿式辐射供暖,即应为混凝土填充式供暖地面,不能采用干式地暖。

(3)预制沟槽保温板(带均热层)

符合规范要求的预制沟槽保温板(带均热层)首先要明确两要素:首先是基材(绝热材料)是否满足规程要求技术参数;其次是金属导热层最小厚度及均热层材料常用铝箔和铝板铝箔厚度的选取是否满足规程要求。

8、结论

笔者对预制沟槽保温板、预制轻薄供暖板的取名;干、湿式地暖的叫法;预制沟槽保温板,预制轻薄供暖板干、湿式地暖使用范围;保温材料选型、在基层上是否带均热层等进行了描述,希望对读者有所帮助。


 
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