摘要：詳細介紹了地板采暖的優(yōu)越性及應用范圍，聚丁烯管材的性能，并通過實例介紹了地板采暖工程在各種條件下的應用。
關鍵詞：聚丁烯管 地板輻射供暖
低溫地板輻射供暖，是一種舉世公認為衛(wèi)生條件和舒適標準都十分理想的較佳供暖方法。它是通過埋設地（樓）板上部豆石混凝土或水泥（粗）砂漿層內的加熱盤管—聚丁烯管（PB）把地板加熱到表面溫度24-34oC，而均勻地向室內輻射熱量的特殊供暖方法。PB管低溫地板輻射供暖，是隨著化學工業(yè)的飛速發(fā)展于八十年代中期在國外首先推出的一項新型實用技術。由于它具有經濟、節(jié)能、舒適等一系列優(yōu)越性，所以很快就被人們接受而得到了迅速地推廣。在北美、北歐已是十分普及，亞洲的韓國，普及率也已超過80%（住宅）。我國在八十年代末的九十年代初，分別由德國和韓國引進了這項技術，并在很多重大工程的住宅建筑中得到了成功的應用。
一、低溫地板采暖的優(yōu)越性
1.提高了采暖的舒適度和改善生活質量
傳統(tǒng)的采暖方式無論是暖氣片采暖或熱風供暖，均為對流式采暖，依靠空氣的流動來傳遞熱量，溫度梯度較大，采暖時使人們有口干舌燥的感覺，而低溫地板采暖為輻射式采暖，地面有效溫度高于呼吸線空氣溫度，形成獨特的微氣候條件，使所提供的熱量在人的腳部較強，頭部溫和，給人以腳暖頭涼的較佳感覺。俗話說“寒從足下來”， 地板輻射采暖的溫度曲線較符合人體生理學特點。
2.有效節(jié)約能源
根據(jù)研究表明，在人體的舒適感范圍內，地板輻射采暖的實感溫度比室內環(huán)境溫度高出2-4oC。根據(jù)日本的經驗，住宅室內采暖溫度每降低1oC，可以節(jié)約燃料10%。另外由于輻射采暖主要由輻射形式在一定的空間內造成足夠的輻射熱強度來維持采暖效果，室內溫度梯度比對流采暖時小，因而可以大大減少房屋上部的熱損失，同時，由于熱壓減小，相應的冷風滲透量也減小。
低溫地板采暖可實行分戶分室控制，家中無人時可以停止供暖，家庭人口少時，只開活動的房間，關無人房間，避免了樓上樓下全啟動，每戶個個房間都采暖的狀況。如果有條件，裝溫度控制器，就可以隨心所欲地調節(jié)溫度，自動啟閉閥門，對節(jié)約能源將更有好處。
3.擴大了房間的有效使用面積
采用暖氣片采暖，一般100㎡的住宅占有效使用面積達2㎡左右，而上下立橫管諸多，給裝飾房室?guī)碇T多不便，暖氣片附近擺放布置家俱受到限制，影響房間布局。采用低溫地板輻射采暖，管道全部在地面以下，只有一個60×80cm左右的分配器裝在櫥窗時或暗柜里即可，可以自如地裝修墻面、地面、擺放家俱。
4.使有壽命長
低溫地板采暖，塑料管埋入地面的混凝土內，如無人為破壞，使用壽命在50年以上，不腐蝕、不結垢，大大減少了暖氣片跑冒滴漏和維修給住戶帶來的煩惱，節(jié)約維修費用，方便物業(yè)管理，而一般暖氣片8-10年就需更換一次，工程量較大。
5.減少樓層噪音
目前我國隔層樓板一般選用厚度為15cm圓孔板或現(xiàn)澆砼板，其隔音效果極差，樓上人走動，就影響樓下。采用地板采暖，增加了保溫層，具有非常好的隔音效果。
6.清潔衛(wèi)生
低溫地板輻射采暖不會導致室內空氣對流所產生的塵埃飛揚及積塵，可減少墻面物品或空氣污染，消除了散熱設備和管道積塵及其揮發(fā)的異味。地板采暖過程寂靜無聲。
7.熱源選擇寬闊、靈活
聚丁烯低溫地板采暖在能提供35℃以上熱水的地方即可應用，能充分利用暖氣片不能使用熱資源，如工業(yè)余熱鍋熱水、各種空調回水、地熱水。
二、低溫地板輻射采暖的應用范圍
低溫地板輻射采暖能在多種采暖形式上運用，從集中區(qū)域供暖到分戶供暖，其廣泛的適應性使其能滿足客戶的各種采暖形式的需求。
(1）在集中供熱的場合，如居住小區(qū)，賓館、公寓等，可以在集中供熱基礎上加裝換熱器，北京金島花園17000㎡高級住宅就是城市熱力網加裝換熱器，將高溫熱水換成地板采暖所需的40 ℃-60℃的熱水，采暖效果非常明顯。
(2）可以單棟樓房或小區(qū)設置單獨的低溫鍋爐供熱，特別是用電鍋爐供暖，在用電低峰加熱鍋爐水蓄熱供暖，減少了燃煤鍋爐污染，同聚丁烯地采暖配在一起，更是錦上添花。
(3）可以綜合利用采暖、空調回水余熱熱水進行供熱。充分利用60℃以下，傳統(tǒng)采暖方式不能利用的熱水。
（4）有地下熱水資源的區(qū)域，可以直接利用地熱水，或利用后的地熱水供熱，天津紅頂花園公寓就是利用地熱水。
（5）可以獨家獨戶加裝家用燃氣爐，小型家用油或電鍋爐，實行家庭獨立采暖，真正解決分戶計量的困難和矛盾。北京曙光小區(qū)即采用了此供熱方式，這種方式特別適用于舊房改造和用集中供熱不方便或不經濟的別墅、平房住宅、農村住宅。
低溫地板輻射采暖除在住宅有諸多優(yōu)點外，在用于公用場所、體育場館、訓練館、游泳館、商場、賓館大堂暖氣片送暖效果不理想的地方，用于廣場上融雪，動植物溫棚等地方均有很好的經濟效益和社會效益。其運用建筑主要包括以下方面：
(1）住宅、別墅、交誼廳、餐廳、辦公樓、購物中心、商場、室內車站、車庫等。2）室外車站、停車場地面、道路地面、戶外運動場、競技場地面加熱化雪。3）魚池、游泳池加熱及地板采暖。4）室內滑冰場等。
三、各種采暖形式的比較
以下是聚丁烯低溫地板輻射采暖與其它采暖方式技術、經濟、性能比較：相對于一般形式的散熱器采暖而言，地板采暖的初期造價偏高，但從綜合投資來看，無疑較經濟的采暖方式就是地板采暖，因為相對其它采暖形式，地板輻射采暖無維修費用而且節(jié)約占地面積，其運行費用也低于其它采暖方式。
四、PB管技術性能
原料：由美國Shell公司研發(fā)的聚丁烯塑料C4H8單體聚合而成。原料及產品生產過程中無任何添加劑，是無毒、無味、性能穩(wěn)定的高分子聚合物。PB樹脂是由丁烯-1（BUTENE-1）合成的高分子綜合體，是具有特殊密度（0.937）結晶體，是具有柔軟性的異性質體。屬于有機化工材料類的高科技產品，現(xiàn)國內暫時沒有生產，現(xiàn)有美國的殼牌公司生產。其異性結構具有很好的抗磨損性、抗分裂性、耐高溫性。由其制成的PB管材是當今世界上較先進的自來水管、熱水和暖氣排管之一，具有耐寒、耐熱、耐壓、不生銹、不腐蝕、不結垢、壽命長（可達50-100年），且有能長期耐老化特點，是作為加熱盤管的理想材料。有“塑料中的黃金”的聲譽。
① 它除了具有其它塑料管的抗凍、不結垢等的共性以外，在眾多管材中，它是較優(yōu)秀的耐壓管材。其長期使用環(huán)向應力承受能力較高。在介質20oC、系統(tǒng)壓力16bar，介質70 oC、系統(tǒng)壓力10 bar及介質95 oC、系統(tǒng)壓力6 bar三種不同情況下都可保證安全、可靠運行50年，安全系數(shù)1.5。
② 水力損失極小。由于PB材料具有高的耐熱強度，故在確定管子壁厚方面，在所有塑料管中PB管可以有較小的壁厚而不影響安全可靠性。這樣與外徑尺寸相同的其它塑料管相比，PB管具有內徑較大的優(yōu)點。使液體具有良好的流動性和相對大的流量，從而節(jié)約了水力、能源和原材料。其導熱系數(shù)僅為鋼管的1/250、銅管的1/1700，故其保溫效果強。
③ 較優(yōu)秀的飲用水管材。聚丁烯是一種高惰性的聚合物材料，具有很高的化學穩(wěn)定性。微生物不能寄生滋長，是目前世界上較符合衛(wèi)生標準的飲用水給水管材。
④ 耐磨性能較佳。PB管材的耐磨性能已被證明比其它熱可塑性管材的性能高。特別是在82oC的高溫下也具有長期的持久力。在23 oC時，P B管比PE管的耐磨性高出2.6倍。在82.2 oC時，PB管比PE管耐壓性能高出60倍。
⑤ 極強的抗溫度應力能力。以同樣直徑32mm，長10m，溫差50oC的管材作膨脹力的試驗，聚丁烯為48kg，聚丙烯為178kg，交聯(lián)聚乙烯為253kg，聚氯乙烯310kg，銅15kg，鋼2050kg。
⑥ 管材的蠕變性能極佳。聚丁烯管在擠壓成型過程中，部分晶狀的聚烯烴會生成不同的晶體形狀，在冷卻時，首先生成半穩(wěn)定性的晶體形狀，較后過渡到穩(wěn)定的形狀。結晶度在這個過程中由25%提高到50%。因此，PB管對應力裂紋具有很大的抵抗能力。這種耐內力的性能，也可從抗蠕變性能中得到證實。北京設計院高級工程師李義在其《聚丁烯給水管的技術性能及其應用》一文中有這樣一段話：“聚丁烯（PB）蠕變延伸率是很小的，很小的蠕變延伸率對于應力裂紋具有很大的抵抗能力，這使得管道在連接部位的拉伸強度和密封壓力不會隨時間增加而減弱”。同時，由于聚丁烯（PB）抗蠕變強度的作用，隨著時間的增加，使管道在變形時引起的應力變化不大，或者說應力下降率變化不大。在這個應力的作用下，將保持管道固定部位的良好的抗熱伸縮性。這同樣有利于管道連接部位的拉伸強度和密封壓力不會隨時間增加而減弱。建設部高級工程師付文華曾介紹說在日本大阪地震中，能夠經受考驗的只有聚丁烯。其他管材碎斷，唯獨聚丁烯管遭到的破壞極小。
⑦ 優(yōu)秀的管接頭連接方式。ACORN聚丁烯管使用其專利產品插接式接頭，無須焊接也不用螺絲，只需簡單插入，不需任何工具和技術，受施工人員技術的影響較小，而且其接頭在連接管材和接頭后也可旋轉360o，在鋪設困難的狹窄場進行簡單組裝。由于使用的管接頭同樣是聚丁烯材料，就避免了因使用銅接頭而產生的收縮值不一樣而導致漏水。其接頭具有極高的可靠性，其連接強度高于管壁。
⑧ 節(jié)能及環(huán)保。塑料是一種節(jié)能的材料，每生產1升的塑料、鋼、銅、鋁所消耗的石油分別為1.5kg、4.5kg、11kg、15kg。對于聚丁烯（PB）管道而言，還由于管壁厚度小節(jié)省材料，加之在相同管外徑條件下具有斷面積大單位長度水頭損失小的水力工況，使聚丁烯（PB）管道有著比其它塑料管道更加節(jié)能的優(yōu)點。對于塑料而言，考慮重復利用的主要為PB、PE、PP、PVC-C，而PEX是不能重復利用的。
⑨ 氧化穩(wěn)定性好（抗老化性能好）
通過氧化誘導試驗（OIT試驗），即將管材置于220oC的氧氣流中，觀察它的穩(wěn)定時間。其中PB管為35.78分鐘，而交聯(lián)聚乙烯因聚合方法不同，聚合度也不一，則穩(wěn)定的時間在1.71-28.3分鐘的范圍內變化。從而說明PB管具有優(yōu)異的抗老化性能。
⑩施工性能極佳，低溫地板采暖是將管道打在砼內，使用壽命基本要同房室同步，隨著時間的推移，其它塑料管材的損壞機率要比聚丁烯大得多。
塑料管埋設在砼內，雖然施工要求很精細，對裝修地面也有要求，但在施工過程中、在裝修房屋的過程中，有意無意的遭到局部破壞是很難避免的，那么采用聚丁烯管就很容易補救，其耐久性能同管材一樣。然而用交聯(lián)聚乙烯或鋁塑管解決的唯一途徑是用金屬接頭連接，這樣在砼內便埋下了隱患，收縮、腐蝕要不了多少年就會出現(xiàn)滲水。國外一些國家明確規(guī)定金屬接頭不允許暗敷，只能明裝。上海明確規(guī)定金屬接頭不允許進墻。聚丁烯管從95年至今在全國幾十個工程中成功應用，未出現(xiàn)因質量及接頭出現(xiàn)事故。所以采用聚丁烯管材地板采暖是其它材料無法比擬的。以上這些優(yōu)秀的性能使它成為低溫地板采暖較優(yōu)秀的管材。
五、工程實例
一）北京金島花園華苑地板采暖工程及冷熱水
工程地點：北京朝陽區(qū)西壩河，高級公寓
建筑面積：17000m2
開發(fā)商：北京華富房地產開發(fā)公司
采暖范圍：起居室、臥室、書房、廚房等。衛(wèi)生間靠外墻部分增小型暖氣片一組，用地采暖供水。
該工程原設計為暖氣片采暖。該工程于取消所有房間的暖氣立管，地采暖供回水管設在管道間，每戶一個分水器，設計供水溫度50oC，回水40oC，室內空氣溫度20oC，室內地面凈增加高度（扣除原水泥地面找平層）60mm。每m2增加重量為46kg（扣除暖氣片重量，實際只有30kg/ m2左右），建筑結構上沒有問題。該公寓為23層，分高低兩區(qū)供水，供回水壓差0.15Mpa，供回水主立管垂直為同程系統(tǒng)，水平為異程系統(tǒng)。該系統(tǒng)供熱由城市熱力網供熱，在樓底層設裝換熱器，將熱網供應的90oC的熱水調整為50 oC，冷熱水全部采用聚丁烯管埋地和墻內暗敷。冬季供暖，地采暖地面裝飾選用了地毯、貼面復合木地板，高級瓷磚和大理石地面。
二）曙光小區(qū)商住樓地采暖和埋地冷熱水管
工程地點：北京海淀區(qū)西三環(huán)京密引水渠畔的板井村
該小區(qū)計劃建筑60余萬m2，其中商用住宅樓30余萬m2，除還建外，準備全部采用地采暖。1998年建了樣板樓，1999年大面積施工，今年甲10甲8樓共計32000 m2的建筑全部采用聚丁烯地采暖和冷熱水工程。房室使用功能為商用住宅樓。
開發(fā)商為北京較大的房地產開發(fā)商-天鴻集團
工程動工前，該公司的主要技術負責人一行六人，專門考察北京的聚丁烯低溫地板采暖工程，重點考察了北京金島花園蘭苑公寓樓的地采暖和冷熱水工程，當即決定在甲4樓做樣板間，經過一個冬季的運行比較，認為聚丁烯管地板采暖是較好的，決定在即將竣工的兩棟樓的地采暖和冷熱水繼續(xù)由我公司承擔聚丁烯地采暖冷熱水工程的設計和施工。該工程選用家庭壁掛式燃氣爐，設計供水溫度為50oC，回水溫度40oC，（實際運行溫度98年為40oC左右）。室內空氣溫度20oC，地面凈增加高度55mm，（保溫板僅用20mm）。家用獨立式壁掛爐采暖同地板采暖相結合，使家庭采暖更具靈活性。這樣更方便家庭根據(jù)需要選擇采暖溫度。
在這里特別說明是，采用聚丁烯冷熱水管同低溫地板采暖一同施工，將埋地管材放在保溫層內，由于聚丁烯管的插接方式及使用材料統(tǒng)一的接頭，消除了暗敷管材接頭帶來的隱患。
