对中庭地面辐射供暖存在有关问题的探讨

摘要 本文分析了中庭地面辐射供暖设计、施工中存在有关问题原因，从而以丰富的实践经验加以论证，并提出解决问题的措施。
关键词 中庭地面辐射供暖 天然饰面板材 伸缩缝 柱型支撑法 绝热层厚度 加热盘管



1. 问题的提出
近年来，高级宾馆、综合楼、商住楼及展览厅等建筑的中庭，冬季采用空调分层送热风和地面辐射供暖方式愈来愈普遍。通过研究实际己运行的工程实例得知，有的地面辐射供暖工程引起地面装饰材料断裂、凸起；有的绝热层密度达不到地面荷载要求、填充层厚度不能满足地面荷载，引起地面局部下沉，造成地面不平整，影响了实用效果及美观；更有甚者提出地面装饰材料变色、材料表面花纹变深、缝隙之间渗出晶体状颗粒，也归咎于地面辐射供暖温度过高而造成的。因此有些专业人员提出地面辐射供暖在面积较大的中庭里能否使用值得探讨。
2. 地面辐射供暖地表面温度及热胀冷缩对装饰材料影响
据调查资料统计，中庭地面装饰材料均为石材。石材产品有人造和天然之分，人造石材在商品上指以碎石、石粉和改性树脂生产的一种仿花岗石、大理石纹理外表美观的装饰板材，具有色彩丰富，吸水率低，质地较软，在少数中庭地面工程装饰材料已采用。天然装饰面板也有大理石、花岗石之分，它具有耐高温、质地坚硬、色彩均匀、花纹清淅、耐磨耐酸性强，外观光泽效果好等特点，给人以舒适感，获得自然美的装饰效果，深受消费者喜爱，目前己广泛使用于中庭地板装饰用材。
据有关资料查询，国内外己制定石材的检验及检测标准，国内根据石材产品的分类、枝术要求，试验方法分别制定干燥状态压缩强度、水饱和状态压缩强度、冷融循环后压缩强度等标准。在干燥状态压缩强度标准中将产品试样在105±2℃的烘箱内干燥24h,再放入干燥器中冷却到室温。在美国标准中烘干实验试样为70℃，欧洲标准试样为60℃。据国外资料还介绍，由于各种石材物理性能不同，在一定的高温作用下发生化学分解也不一样。如花岗石在600℃时因组成矿物受热不均而裂开，而大理石加热到大于910℃时才分解。
根据我国行业标准JGJ142-2004《地面辐射供暖技术规程》中表3.1.2规定，地面辐射供暖地表面平均温度，无人停留区最高限值为42℃，据国家建筑材料工业石材质量监督检验测试中心负责人介绍，地表面平均温度42℃，地表温度对天然饰面板材几乎没有什么影响。对于某些中庭已辅设天然饰面板供暖后，发生花纹变深等原因，应与施工质量与养护有关，与地面辐射供暖温度无关。
3. 伸缩缝的设置
中庭室内属空间高，建筑面积大而得名。同时应是一座建筑作品的心脏，它的室内装修及地面装饰向征着室内的高雅与华丽。由上可知，地面辐射供暖伸缩缝的划分与设置是确保地面辐射供暖正常运行，防止地面材料热胀冷缩而受破坏关键问题之一。因此无论对地面辐射供暖设计、施工伸缩缝设置应遵循以下几点。
3.1伸缩缝设计的必要性及可行性
对于中庭地面辐射供暖的设计，首先根据中庭面积，按照辐射供暖规程中伸缩缝设置应规定的条件，确定伸缩缝的位置。然后在伸缩缝与伸缩缝之间所划分的块状中布设加热盘管形式，这种做法的实施是尽可能减少加热盘管穿越伸缩缝处，有利于减少加热盘管护套，节省投资，延长加热盘管寿命。同时避勉了伸缩缝设置不合理，使地面受热膨胀力不均匀造成地面裂缝。同时也有的设计者提出，中庭面积太大，伸缩缝设置块状面积是否加大一些，否则满地面全是伸缩缝了。作者在实际工程中也碰到类似的问题，首先应了解温度对地面引起变化原因。据有关资料查询，在辐射供暖地面平均温度为30℃，混凝土地面每10m长的膨胀率为3.6mm。根据中庭面积大，形状有时不规则等因素，作者在某些工程中根据实际情况将伸缩缝之间面积进行加大的尝试，在做这样的尝试中应重新计算伸缩缝的宽度，以确保热膨胀量。
3.2施工时伸缩缝上下垂直的必要性
对于中庭地面辐射供暖伸缩缝设计在图纸中应标注，但施工时怎样确保伸缩缝宽度在填充层中上下垂直，这关系到地面的热胀冷缩是否达到设定的效果。同时也是在地面天然饰面板材与伸缩缝处防止断裂的技术保障。针对中庭伸缩缝设置较长又多的特点，伸缩缝的设置可采用预制的木板块或专用塑胶材料实施。具体实施是铺设绝热层的同时，首先设置伸缩缝，浇注水泥砂浆等初凝时，拆掉木板块或专用塑胶材料，即同时填充高发泡聚乙烯泡沬塑料。
3.3天然饰面板材与伸缩缝内墙之间宽度的设置
天然饰面板材铺设时，除了对板材之间留有一定的缝隙外，地面装饰板材与内墙四周，应留有一定的伸缩空间，其原因是防止地面受热膨胀。当内墙与板材空间预留过蠡嵊跋斓孛孀笆蚊拦郏占湓ち艄∮帜岩詽M足伸缩量的要求，根据实践经验获得，伸缩缝与内墙空间设置应与中庭地面划分的块状面积有关，划分的块状面积越大，与内墙空间设置愈大，反之划分的块状面积越小，内墙空间设置愈小。如果当块状面积为30m2时，伸缩缝空间应留有宽10mm缝隙，当地面面积大于30m2时，伸缩缝空间应随之加大，具体宽度应通过计算确定。
3.4天然饰面板材跨越伸缩缝处施工应注意事项
地面天然饰面板材施工时，目前工程除了粘结法外，还常采用湿式、干式两种施工方法，湿式、干式两种施工方法各有优缺点，但目前湿式施工方法占工程主导地位。如果天然饰面板材采用湿式施工法，地面铺设天然饰面板材跨越伸缩缝处时，天然饰面板材与地面紧密粘结成整体，由于辐射供暖地面有一定的温度，地面受热时破坏了膨胀位移，在伸缩缝处就会造成天然饰面板材发生断裂、凸起。笔者目堵现场，这种教训应引起重视。针对存在的问题应采取什么措施，确保天然饰面板材跨越伸缩缝处不断裂。根据多年的实践积累认为，主要解决固定地面与天然饰面板材膨胀位移应同时进行，因此天然饰面板材跨越伸缩缝处应采取固定及移动措施。使地面伸缩缝处达到遇热产生膨胀遇冷进行伸缩目的。目前实施这种措施的方法常采用湿式、干式同时进行施工法，湿式施工法解决地面湿度、温度之变化使水泥沙浆产生拉张力起固定作用，干式施工法主要解决膨胀位移问题，干式施工法水泥砂子要干，以落地散开为宜，地面温度发生变化时使水泥沙子不产生拉张力，严禁用水泥面粉铺贴。
3.5加热盘管穿越膨胀缝时，施工应遵循技术加強盘管保护措施
中庭进行地面辐射供暖施工时，由于考虑到填充层遇热产生膨胀对地面的影响。而设置的膨胀缝越多，膨胀缝对附近产生的位移比较大，而且位移不止是水平方向上的，对于垂直方向上也是存在的。这种应力的产生短时间内对加热盘管的破坏是很难显现出来的，只有通过数年的运行后，加热盘管抗蠕变能力减弱，使用寿命便会相应缩短，直接会影响到整个供暖系统的使用寿命。随之而来的问题就是加热盘管穿越膨胀缝时对管路的保护。因此设计人员在设计时，应考虑到现场的实际情况，将理论和实际联系起来，通过精细严密的设计使加热盘管穿越膨胀缝的区域尽量减到最小；再就是在实际施工中，对于必须穿越的区域，应设置一定长度的套管确保加热盘管寿命。详细的设计方法和施工套管长度做法应根据具体项目来定。
4. 绝热层、填充层设计与施工
4.1 绝热层选型
地面辐射供暖绝热层厚度与热量向下损失有关，绝热层密度与地面承担的荷载有关，对于中庭地面承担的荷载，是根据中庭使用功能不同而确定的，绝热层密度选择应与中庭所承担的局部荷载相对应。因此绝热层密度按照现行规范套用是难以满足实际工程需要，应根据中庭地面荷载来确定不同的绝热层密度。在常规的聚苯乙烯泡沫塑料板不能满足工程时，应选用导热性能好、承压强度高的绝热层材料，比如发泡水泥绝热层、陶粒发泡水泥绝热层等。特别是挤塑绝热板，它具备保温性能好、高抗压、不吸水、耐老化，经特殊工艺连续挤出发泡成型的保温板材，是荷载大的中庭地面辐射供暖较理想的一种绝热层材料。如果采用常规的聚苯乙烯泡沫塑料板时，应该采用柱型支撑法解决地面下沉问题，具体做法是根据中庭划分的块状面积，辅设聚苯乙烯泡沫塑料板，在聚苯乙烯泡沫塑料板上按不同的尺寸开凿圆洞，使圆洞内充满水泥沙浆至土建结构层，通过若干个圆洞与填充层一起共同支撑着来自地面的荷载，这种柱型支撑法在一些工程中实施，反映效果很好。
4.2 填充层的确定与施工
上文已论述到，绝热层密度与地面承担的荷载有关，而填充层厚度是支撑地面荷载的关键。填充层的厚度应根据中庭地面荷载使用功能计算后确定，为确保中庭地面不下沉，天然饰面板材不裂缝，有的填充层内应增设不同规格的钢筋网。具体做法应与土建专业相互配合共同完成。
填充层施工完毕后，防止湿填充层内湿气体被加热后通过天然饰面板材缝隙渗出形成白华（泛碱），同时防止水泥中的碱质与石材中的矿物质在水的作用下，渗透到石材壳面发生反应所形成的白色粉末或石灰状硬块。因此要求使地面完全干燥后，才能辅设天然饰面板材。如果在条件允许下应先起动地面辐射供暖，促使填充层干燥后，才能实施天然饰面板材的辅设。
5. 结束语
中庭地面辐射供暖主要是解决冬季冷风渗透，保证中庭地面人员舒适度而设置的。如果要实现设计者的初衷，必须对中庭地面辐射供暖设计、加热盘管的选型、地面伸缩缝设置，填充层厚度的确定做一些深入细致的了解，更加完善质量体系，加强施工管理，它将会带来良好的社会效益及经济效益。
参考文献
1 Bjarne W Olesen.Radiant floor heating in theory and practiceASHRAEj,2003,44(6):18-24
2 地面混凝土施工 中国建筑出版社 2001年
3 热水地暖系统中塑料管材选用中的几个问题 于东明 2005年

作者：邓有源 高工
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