• 浅谈电热地采暖设计与施工
  •   来源:中国论文网
  • 2015-12-25
地热电采暖在热负荷计算、供电线路设计、施工要求,以及在材料设备选用等方面,需要设计、施工人员给与重视。地热电采暖作为一种新型的采暖方式,引入国内,已经历相当一段时间。人们从认识到使用,也经历数载。电热地采暖的优略正被人们逐步认知。在此,本人将自己在电热地采暖的实际施工中的认识和理解,提出来供各位参考借鉴。

地热电采暖作为一种新型的采暖方式,引入国内,已经历相当一段时间。人们从认识到使用,也经历数载。电热地采暖的优略正被人们逐步认知。在此,本人将自己在电热地采暖的实际施工中的认识和理解,提出来供各位参考借鉴。

鉴于电热地采暖作为一种相对较新采暖形式,在计量上和使用中,有特殊之处,如图所示。因而,在施工图的图纸设计上,特别需要重视建筑热负荷量的计算、电力系统的设计计算,以及重要部位的节点做法设计。发热电缆已被更先进的电热膜地暖取代。但安装做法是基本一致的。电热地暖施工前必须编制施工技术方案,并交付甲方施工管理人员和现场监理审核,提交产品检验报告和合格者以及担保保险书。

一、热负荷的计算


在这方面,计算方法与普通采暖的热负荷计算区别不大。由于是采用地板散热形式,在室内热空气的循环系数、围护结构系数上的取值是可以大胆一些的。电热地暖热负荷在专业计算的基础上要求附加15%-20%的安全余量,这个安全余量充分考虑不可预见负荷以及发热元件功率衰减等因素。

在这里需要提醒各位的是,建筑形式的选择,对于地热电采暖的使用效果、设计方案、系统造价等等,影响巨大。对于从事专业设计的设计人来讲,在系统的选择上,往往忽略与建筑设计的技术交流;而建筑设计为保证建筑效果,在对于机电系统设计上,没有给与足够的重视,导致机电系统设计时,不得不迁就建筑状况,使机电系统功能很难有效的发挥,最终机电设备在实际安装和使用上的存在一定的缺陷和不足。

这方面的教训,笔者深有感触。机电系统选型,一般在扩初设计阶段中完成。但到了施工图设计时,建筑设计尤其是住宅项目的设计上,为了外立面的效果,机电系统的设置成为“配合”设计,对于地热电采暖来讲,建筑的净空高度、门窗比、保温材料的选用,都是直接影响电热地采暖系统方案设计,需要专业设计师给与高度重视的,我榆林暂时实施50%节能标准,若实施65%节能标准,电热地暖的价值更能被人们接受和认可并主动采用。

二、电力系统外线容量计算

此问题相当关键,直接导致开发商对项目机电系统的成本控制,以及与市政电力系统的配套设计。在此问题上,由于传统专业申报、设计、审批等程序的影响,和电力部门从自身安全、效益的角度,对电热地采暖的外线容量设计上,相关的专业设计人员一般采用比较保守态度,常常会导致相关设计单位在对于电热地采暖外线电力容量的计算上,不得不“安全第一”谨慎有余。

实际上,在住宅项目电力负荷计算不断增大的今天,消化冬季采暖用电负荷,已经成为可能。首先,在冷、热负荷当量计算中,夏季制冷与冬季制热的电负荷量以基本接近,利用盛夏季节的制冷电力负荷,满足冬季采暖制热电力负荷,不失为一个填平电力系统中用电峰谷现象的首选良策。

依据电采暖生产厂家的介绍,结合一些实际项目,一般来讲,室外电力系统外线容量,就十五万建筑平米的住宅项目来讲,如采用地热电采暖,电力系统外线的造价,比原电力系统设计造价增加1.5倍左右。但与其他形式的采暖方式和系统,在初始投入及运行维护的费用投入上,电系统的费用增加量的经济性、时效性还是具有一定的优势。

三、室内电力系统的设计

从目前生产厂家提供的资料来看,地热电采暖系统的户内配电箱的控制回路上,一般不需要进行特殊设计。

目前在北京、西安、榆林的市场上,电热地采暖的电缆和电热膜采用固定发热功率,由发热电缆的长度和电热膜的片数决定采暖时消耗的总热负荷值。由于是电缆发热,其热效率较高,一般可达94%以上,电热膜热效率竟高达99.6%以上,因而在室内强电回路设计上,根据采暖热负荷值,直接计算支路电量消耗功率,进行供电回路上的设计。只是在配电间或楼层强电间,按相关规范要求考虑同时使用系数的选取,注意商场和办公以及住宅同时使用系数是不同的,注意变压器容量的选择。同时使用系数应严格按照厂家出厂样本说明书和电热地暖地方标准选用,待2011年1月1日国家标准开始执行时,应严格按照国标执行。

四、施工做法考虑

这方面主要在于卫生间、厨房的设计上,将会影响器具的安放、室内高度的调整和机电管线的布置。一般来讲,电热地采暖在卫生间、厨房内的使用效果,要比其他房间使用地采暖更为重要,而这些房间内,使用的机电设备较多,机电综合管线、天花吊顶、地面布线、室内温度控制、设备运行控制等等,均需设计者给与考虑,尤其是温控器的安装选择和位置。由于发热电缆和电热膜在厨房和卫生间设置受到防水层的影响,一般建议采用防水型吸顶辐射板,也采用温控器控制。

其次,室内标高净空的控制也是相当重要。由于发热电缆安装在混凝土保护层内,而且有隔热层,对于室内整体标高必然受到影响,室内建筑设计人员一定要给与相当的重视,留出装修余量,保证最终室内设计意图和效果的实现。

总的来讲,设计工作的考虑深度与否,直接影响施工和使用的效果。在地热电采暖的设计上,相互专业的配合和协调尤为关键:建筑、结构、电器、给排水、装修等等,均需认真考虑。电热膜地暖影响要比发热电缆小一些。

经过设计人员的掌控和协调,齐备详实的施工图,能够给施工按质按量的完成提供良好的先决条件。要想保证地热电采暖的优势有效发挥,在实际操作过程中,还需要注意以下几个方面:

1.支撑网的选择

电热地采暖的支撑网保温材质的选择,是整个系统运行效果的重要保证。支撑网保温材料的主要作用在于:固定发热电缆铺贴电热膜;防止热量向下层流失;

由于地采暖采用的是将发热电缆或电热膜埋于混泥土的保护层中,通过处在混凝土中部的电缆或电热膜散发热量。安装电缆时,电缆位置过高,直接接触电缆散热表面的几率越大,易形成散热不均的表面,影响使用过程中的舒适,电热膜敷设于地板面层下和面层下的垫层内,影响室内温度提高速度,建议优先采用地板面层下,垫层上。发热电缆或电热膜埋于混凝土的保护层中,通过处在混凝土中部的电缆或电热膜散发热量。安装电缆或电热膜时,电缆或电热膜位置过高,直接接触电缆散热表面的几率越大,易形成散热不均的表面,影响使用过程中的舒适度;安装电缆位置过低,热量向下散失量增加,隔热层隔热负荷加大,对隔热层的安全性和稳定性有相当的影响。同时,也会影响隔热层的正常作用的发挥,从而影响独立户型整个采暖的费用支出。

实际施工中,在浇筑混凝土保护层时,支撑网不仅要固定发热电缆,还要保证发热电缆在混凝土内竖向的位置准确,以防在浇筑混凝土过程中,人为或施工机械造成的支撑网定位不牢靠,使整个发热电缆很难处于整个混泥土保护层的中部。

所以,根据支撑网在发热电缆中的作用,选取合适的强度、刚度、外径的金属支撑网,对于最终采暖设备的正常运行,是设计选择发热电缆后,最为关键的影响因素之一。

有些电缆生产厂家或是经销商,在支撑网上故意选择刚性较差的原材料,却要求土建施工单位,配合其所谓施工进度:在其完成隔热层的铺装后,由土建单位首先铺上一层约10mm到20mm的混凝土,干后,再由电采暖安装单位铺设支撑网和发热电缆,随后,土建单位铺设近20mm到30mm的混凝土保护层,全部铺设工序结束。如此工艺,与刚性较好的支撑网一次性浇筑混凝土相比,不仅工艺上复杂,工序上施工单位反复交接,给施工组织和管理都带来诸多的配合问题,直接影响工程进度和施工质量。客观的分析,对于电采暖的供应商来讲,表面上,由于采用钢性较差的支撑网材料,获得一些利润;但从长远角度上来讲,与其他施工单位的配合、协调、工序的衔接、一次成活率上、产品使用上等等方面,是得不偿失的。电热地膜相对比发热电缆投资和安装有相当的优越性,可避免支撑网的设置,施工也相对简单。

2.发热电缆的线距

发热电缆的线距,主要取决于电缆的长度、发热效率,同时要结合室内装修的家具、器具安装位置,进行布置。借助计算机绘图技术,在相应的建筑平面上,绘出发热电缆布线位置,指导施工,使安装预埋工作变得更为准确。

需要注意的是:发热电缆大多数均以散热量即发热效率为计量单位,在电缆的线径予以固定,在线缆的长度方向上,给以变化,从而控制整个电缆的发热量。由于室内的散热量受到设计计算的控制,电缆的长度也就给与固定,因而,线缆的铺设就变得相当重要。

一般来讲,在室内电缆布置时,首先考虑的是周边墙面与电缆之间的距离,大多数情况下,为保证一定增加管线的空间和室内物品设备的码放,电缆与墙面保持200mm到300mm的间距。其次,应考虑发热电缆的上方,尽量避免安放家具,主要是怕电缆加热时,容易对家具产生热效应的破坏,影响家具使用寿命。第三,发热电缆是单线布置,线与线应保持一定的间距,且均匀排布,才能有效地提高散热舒适度。

电缆间距的尺寸,局部的疏密程度,直接影响地表面的散热均匀度。通常厂家根据电缆发热量,会提出电缆间距不宜小于一定数量。但实际施工中,这样的技术数据常常会被忽略,厂家为保证自身利益,也很少据理力争。其结果,必然是室内采暖的效果受到影响,电热膜每条之间间距为60-80mm,控制和铺设要求也比发热电缆简单,电热膜离墙距离等,铺装时一定要按照标准要求进行,室内有家具或特殊设备时,必须结合实际情况来确定铺装方案,比如:卧室应考虑床和衣柜的位置,床应满足底面比地面抬高50mm,以利散热。

3.温度控制器的选择

发热电缆的温度控制器的选择,也是直接影响着室内采暖效果和采暖费用控制的重要因素之一。

一般来讲,室内温度控制器有两种选择,一是感应混凝土保护层的发热温度,其工作原理较为简单,仅仅控制混凝土的极限温度,电缆温度一旦达到上限,控制器直接切断强电电源,关闭采暖发热电缆。另一是感应室内空气温度,属于较为高级的控制方式,通常包含了前一种混凝土保护层的发热温度控制,除具备控制混凝土极限温度意外,还随机感应室内空气温度,控制发热电缆的工作启停。这就要求温度控制器的安装位置上要有所考虑。即使感应室内空气温度,结合地采暖的实际情况,温度器的安装标高应基本与强电开关标高一致,还要配合室内空气的流动状况,避免家具遮挡,以感应最佳的室内舒适温度。温控器在电热膜地暖使用中要注意住宅和办公楼的实际状况,办公楼应使用最高控制温度22度型,若选用最高控制温度35度型容易造成人为浪费。对于住宅,由于用户自己买电,所以自己懂得操作调整和关断,可以选用可控温度35度型。另外还有一种液晶温控器,可显示时间、温度和温度控制模式。温控器一定要安装在室内控温比较节能的位置,不要安装在冷墙和风口处,这样控温不准而且费电。

4.冷线连接与保护


电热地采暖除直接发热电缆外,还需与供电电源进行连接。即由温度控制器的出口接点,到埋地发热电缆,这部分的连接线,通常被称为冷线。在冷线与发热线连接上,严密性、持久性、牢固性等等,各个厂家都有自己的特点和手段。由于此接点处的电缆线径发生变化,在安装穿线时,需要给予一定的重视。

一般来讲,生产单位在此方面都希望在出厂前,给与解决。但实际中施工现场工期要求比较急迫,有时需要在现场进行制作。此时连接中的可操作性,以及操作过程中,操作者的操作稳定性,都关系到电采暖安装质量。同时,也是电缆生产单位技术成熟水平的体现。

冷线安装于墙体中,连接温度控制器与地面铺设的发热电缆,采用刚性护套管墙体预埋。自刚性护套管下出口端,在进入豆石混凝土保护层,此处电缆常常成为电采暖安装结束后,豆石混凝土施工中成品保护极易忽略的位置,造成线缆表皮的损坏,从而影响整个采暖系统的正常运行。电热膜地暖没有这一复杂要求,厂家成品供货,只是要求线路接头必须密封防水。电热膜采暖在施工中必须和其他工种密切配合,协调施工,绝不能造成人为破坏。电热膜铺设完毕后,应详细检查检测,要检测绝缘阻值和发热阻值,对照电阻标准阻值表,查验是否超出±10%的范围,并做记录。当地面混凝土浇灌完毕后,再次测试,符合要求为合格。

5.成品保护及线路标识


电采暖设备的成品保护上,由于发热电缆预埋于室内地面保护层内,只要在施工阶段能够有效地给与控制,混凝土的强度一旦形成,成品保护一般不成问题。

然而,在实际交付使用前,作为安装单位还应本着严肃认真的态度,向物业或使用者提供较为准确的地采暖电缆布置图,以便使用者的个性化调整。

电缆布置图的准确程度,基本上取决于电缆感应设备的精度。一些厂家在施工设备上,投入相当少,对于电缆最终布置图不予重视。事实上,提供精准的电缆布置图,便于使用者能够对发热部位准确的控制,摆放适当的家庭用具。从而避免以后使用中,发生不必要的纠纷。的确是利大于弊的上善之举。对于电热膜地暖,必须有严格的施工测试记录,并有完整的施工图纸,摆放家具是要求不能满盖地面,要留有50-60MM的间隙。

总的来讲,施工阶段的地热电采暖系统,从工艺上、工序上并不复杂,如果能有效地利用简单的绘图程序,进行合理的布局,做好成品保护,应该讲,地热电采暖在诸多的采暖形式中,施工和调试工作还是相当简单的。

综上所述,在实际施工中,电热地采暖作为一种分户采暖的有效形式,还存在着一些需要人们重视的问题。但总的来讲,发热电采暖或电热地膜终归是一种单室铺装的设备,施工中,即使出现一些问题,影响面较小。电热地暖是一种清洁能源供暖型式,特别是电热膜地暖健康、节能、环保,热利用率高,安装使用方便,能实现有效的人为节能,采暖为地辐射,用8-14微米的远红外光采暖,这一波段光为生命光波,对人体和植物生长特别有益,我们应大力提倡和推广使用这一采暖型式,为老百姓创造更加舒适的冬季生活环境。
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