輻射采暖制冷系統(tǒng)與熱回收全置換新風系統(tǒng)綜合施工技術方案

低溫輻射采暖/制冷系統(tǒng)與熱回收全置換新風系統(tǒng)施工技術前言高舒適度、微能耗、可持續(xù)發(fā)展的藝術新建筑。以其最大的地熱住宅群，與北京“水立方”、科羅拉多大峽谷玻璃觀景臺、新舊金山-奧克蘭灣大橋等一起，被美國《POPULARSCIENCE》雜志評選為“當代世界七大建筑奇跡”之一，與中央電視臺新總部大樓、北京首都國際機場新航站樓、北京奧運會主體育場、國家游泳中心、中國國家劇院、上海世界金融中心、上海崇明東灘生態(tài)城、東海大橋、長城腳下的公社等，被全球深具影響的美國《BusinessWeek》雜志評選為“中國十大新建筑奇跡”之一。柔和輻射結構采暖制冷系統(tǒng)及熱回收全置換新風系統(tǒng)，作為十大全新系統(tǒng)，為此做出巨大貢獻，按人體熱舒適的基本物理條件，人體對熱輻射比對空氣對流更敏感，創(chuàng)造一個舒適的輻射環(huán)境是非常有效的傳熱方式，為此控制室內(nèi)的表面溫度（輻射溫度）以達到基本的舒適度。在住宅項目中增加置換式新風系統(tǒng)已經(jīng)成為大勢所趨，是改善居住環(huán)境，提高節(jié)能效果的最佳途徑之一。近年來，北京地區(qū)的氣候狀況.盡管在不斷加強治理力度，但仍然不可能在短期內(nèi)得到根本的改善。春季‘沙塵暴’、夏季‘桑拿天’不時出現(xiàn)，不僅對人們生活的影響越來越大，而且對居住環(huán)境的破壞也越來越嚴重。在這種狀態(tài)下，單純依賴傳統(tǒng)的采暖制冷單方式已經(jīng)很難滿足人們對健康和居住舒適度的更高需求，因此，在住宅項目中增加新風系統(tǒng)，已成為改善居住環(huán)境質量的一個不可缺少的組成部分。萬國城北區(qū)全部公寓采用混凝土樓板低溫輻射采暖制冷系統(tǒng)與置換新風系統(tǒng)相結合的方法，控制天花板表面輻射溫度，保證室內(nèi)溫度均勻穩(wěn)定，系統(tǒng)運行無任何噪聲，由于大體積混凝土的蓄熱作用及很小的采暖制冷溫差，使整個系統(tǒng)有很強的自我調節(jié)能力，同時置換新風系統(tǒng)，增強加濕、除濕功能，柔和送風，這兩個系統(tǒng)相結合，被公認是目前世界上最好的高舒適度、微能耗、可持續(xù)發(fā)展建筑系統(tǒng)之一。1系統(tǒng)概況輻射采暖/制冷系統(tǒng)起源于歐洲，是一種替代型新型空調末端系統(tǒng)，通過與熱回收全置換新風系統(tǒng)相結合，可以在較高的冷負荷條件下提供高標準的熱舒適性和良好的空氣品質，并在歐洲得到廣泛采用。輻射采暖/制冷系統(tǒng)是將高密度交聯(lián)聚乙烯盤管敷設在頂部混凝土板內(nèi)，通過載體的不斷循環(huán)，加熱或對頂部混凝土板進行降溫，傳熱以輻射傳熱為主，并輔助補充適量新鮮空氣的新方法。在夏季將冷水通入埋在混凝土中的高密度交聯(lián)聚乙烯盤管中，冷水在夏季供水溫度為20℃，回水溫度為22℃，通過2℃溫差來吸收室內(nèi)熱量，有效的解決的夏季降溫的問題；而在冬季，高密度交聯(lián)聚乙烯盤管內(nèi)的供水溫度為28℃，回水溫度為26℃，同樣是通過2℃溫差來向室內(nèi)輻射熱量。此低溫差輻射方式的特點是采暖和制冷的效率高于空氣對流，其輻射傳熱形式無其它傳熱形式引起的空氣對流所造成的不適感。其均勻的溫度創(chuàng)造一最佳的熱環(huán)境。系統(tǒng)的自身工作原理可以使系統(tǒng)具有很好的溫度自動調節(jié)性能。健康舒適的生活不僅取決于溫度，還要有新鮮空氣，制冷采暖系統(tǒng)有一個配套的輔助新風系統(tǒng)，即替換式通風系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將UPVC給水管敷設在頂部混凝土板內(nèi)，它是一個只提供新鮮空氣，無需空氣再循環(huán)使用的送風系統(tǒng)，新鮮空氣以略低于室內(nèi)的溫度并以小于0.2m/s的速度從樓地面踢腳或窗下送出，無噪音，無氣流感，適宜的新鮮空氣由于溫度較低而停留在室內(nèi)底部空間，通過人體和室內(nèi)各種其它熱源加熱與人口中排出的污濁空氣一起緩慢上升，通過設在房間上部的排風口排出室外，這樣新鮮空氣和污濁空氣分離置換，使得新鮮空氣得到了有效利用，此外，此新風系統(tǒng)還有一項重要的作用是通過向室內(nèi)輸送干燥加熱的空氣，降低露點溫度防止結露，北京地區(qū)夏季的露點溫度有時可達26℃以上（冬季還可以對新風進行加濕，提高人體的舒適度）。排出的污濁空氣和引入的新鮮空氣經(jīng)過熱量回收器進行熱量交換，使得能量的60%以上得到有效再利用，達到節(jié)能的目的。由于替換式新風方式的新風利用率高，就會相應降低風機的負荷、噪音及設備成本。2材料特性2.1REHAU管道REHAUPE-Xa采暖管道是由高密度交聯(lián)聚乙烯(PE-Xa)，并與一由聚乙烯醇(EVOH)組成的阻氧層共擠而成。管道的基礎材料PE-Xa是用過氧化物交聯(lián)(Engel法)制成。此種方法的交聯(lián)工藝是在高溫、高壓和過氧化物的幫助下發(fā)生交聯(lián)反應，將單個的聚乙烯長鏈分子間進行化學鏈接，形成三維的網(wǎng)狀化學結構，顯著地增強了聚乙烯的物理機械性能。與交聯(lián)聚乙烯管道共擠出的EVOH防滲氧層，是具有最佳屏障效果的聚合物，遠遠高出德國DIN4726標準中對防氧氣滲透性規(guī)定的要求。在交聯(lián)聚乙烯管道與防滲氧層之間有一具有強大結合性能的粘結劑層。不溶于水的EVOH防滲氧層增強了管道的耐磨性和耐侵蝕性，因此可以應用與絕大多數(shù)惡劣的施工現(xiàn)場環(huán)境。2.2UPVC給水管道外表美觀大方，適合現(xiàn)代的大型建筑；內(nèi)壁光滑，減少流體的摩擦阻力；采用具有高沖能力的環(huán)保材料；耐腐蝕性強，不受腐蝕性土壤和各種酸性堿性的影響；采用溶解性膠粘劑接駁，快捷方便及經(jīng)濟；重量輕、易于運輸、安裝、保養(yǎng)維修方便；壽命長，耐用50年。3施工技術3.1頂板施工工序頂板模板支設、驗收→土建水電設備洞口、套管、埋件等預留預埋→彈鋼筋位置線→暗梁下鐵、下半部箍筋綁扎→頂板下鐵綁扎→采暖管施工（包括打壓試驗）→電管施工→通風管道施工→安放鋼筋馬凳→暗梁上鐵、上半部箍筋綁扎→頂板上鐵綁扎→水電驗收→鋼筋工程隱蔽驗收→砼澆筑時鋼筋的復查維護。3.2采暖輻射/制冷系統(tǒng)主要施工方法采用預制及頂板現(xiàn)場綁扎相結合的盤管回路的制作方法：規(guī)則的回路在加工場地預制；不規(guī)則回路及盤管需穿頂板暗梁的回路在頂板上進行鋼筋網(wǎng)拍的加工及盤管的敷設、綁扎。PE-Xa管穿梁時，箍筋采用U型套箍，達到穿管要求。PE-Xa由混凝土面層穿出部位和穿暗梁部位采用柔性波紋套管保護。其穿出混凝土面層長度為300mm，穿出暗梁兩端長度為100mm，將引出管管口用膠帶封堵嚴實，避免異物掉入管道堵塞管道。3.3置換式新風系統(tǒng)主要施工方法采用預制加工的制作方法：根據(jù)圖紙要求并結合實際情況，按位置測量尺寸，繪制加工草圖。根據(jù)草圖量好管道尺寸，進行斷管。斷口要平齊，用銑刀或刮刀除掉斷口內(nèi)外飛刺，外棱銑出15°。粘接前應對承插口先插入試驗，不得全部插入，一般為承口的3/4深度。試插合格后，抹粘接劑，先涂抹承口后涂抹插口，隨即用力垂直插入，插入粘接時將插口稍做轉動，以利于粘接劑分布均勻，約30~60s即可粘接牢固。粘牢后立即將溢出的粘接劑擦拭干凈。多口粘接時應注意預留口方向.。3.4鋼筋網(wǎng)拍施工工藝為加快施工進度保證盤管施工質量，按設計圖紙?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)與形式，在加工平臺上采用200mm×500mm（150mm×500mm）間隔用Ф6圓鋼加工鋼筋網(wǎng)格。為保證結構板厚及其他專業(yè)施工間距，住宅部分鋼筋網(wǎng)格焊接采用對接點焊，圖3-1鋼筋網(wǎng)拍其他部位可采用交叉焊接。3.5盤管綁扎工藝用4×150mm綁扎帶將盤管牢固的固定在加工好的鋼筋網(wǎng)格上，嚴禁使用金屬絲綁縛，固定點的間距，直管段不應大于500mm，彎曲管段不應大于250mm，盤管的彎曲半徑不小于6倍管外徑，澆筑于混凝土中的盤管不允許有接頭。在綁縛和成品存放及運輸過程中，應嚴格實行保護措施，防止盤管被擠壓和劃傷等情況的發(fā)生。綁扎完成后，進行打壓試驗。3.6成品盤管的拼裝3.6.1使用運輸架將模塊運到現(xiàn)場，將幾個模塊固定于支撐臂上，借助現(xiàn)場起重設備取出來，卸貨后將運輸架回收，仔細核對每一個模塊上的標簽和安裝圖紙，以確定每一個模塊的安裝區(qū)域。3.6.2對運抵現(xiàn)場的模塊進行逐一檢查，仔細查看每一個壓力表是否有壓降。將有明顯壓降的模塊分離出來，重新進行壓力試驗，以發(fā)現(xiàn)泄漏點，發(fā)現(xiàn)泄漏點后，需采用管道連接的方式進行修復。3.6.3根據(jù)圖紙上所標柱的安裝位置，按照建筑軸列線進行定位。然后工人在建筑模板上現(xiàn)場綁扎底層鋼筋。綁扎后安裝墊塊，并使用鋼筋綁扎帶固定，按照圖紙的標注發(fā)現(xiàn)正確的模塊應小心的放在墊塊上，將模塊安裝之準確位置后，與鋼筋固定。3.6.4盤管安裝完后，對每一個系統(tǒng)的供、回管路進行明顯標識，便于日后集分水器的安裝，并將同一回路的供、回管路連接在一起。3.7盤管試壓3.7.1預制完后單回路工作壓力為1.0MPa，試驗壓力為1.5MPa，水壓試驗前，應對盤管與鋼筋網(wǎng)格采取安全有效的固定和保護措施，可利用彎鉤鋼釬固定于平整的地面上。冬季水壓試驗將水換成防凍液（百分比濃度為30%，冰點為-20℃乙二醇），即可。水壓試驗按下列步驟進行：Ⅰ、經(jīng)分水器緩慢注水，同時將管道內(nèi)空氣經(jīng)排氣閥排出。Ⅱ、充滿水后，進行水密性檢查。Ⅲ、采用手動泵緩慢升壓，分三次升壓，升壓時間不得少于30min，升壓過程中應隨時觀察與檢查，不得有滲漏。Ⅳ、升壓至規(guī)定試驗壓力后，停止加壓，穩(wěn)壓1h，壓力降不超過0.05MPa無滲漏為合格。圖3-2盤管綁扎及打壓示意圖3.7.2頂板上拼裝完，接集分水器后強度試壓以試驗壓力1.5MPa作水壓試驗，穩(wěn)壓1h，壓力降不大于0.05MPa，且各連接處不滲不漏為合格。3.7.3混凝土澆筑時的保壓澆注混凝土時系統(tǒng)應帶有0.8MPa壓力。3.7.4混凝土凝固后的升壓澆注混凝土后，系統(tǒng)升壓，待壓力穩(wěn)定后，以試驗壓力1.5MPa作水壓試驗，穩(wěn)壓1h壓力降不大于0.05MPa，且各連接處無滲無漏為合格。3.7.5移交時的試壓試驗壓力為1.5MPa，穩(wěn)壓1h，壓力降不大于0.05MPa。然后，壓力降至1.15MPa，穩(wěn)壓2h，壓力降不大于0.03MPa，同時各連接處不滲不漏為合格。4施工難度與解決方法4.1頂板管線多，布局復雜在100mm厚的建筑面層下，250mm厚的結構樓板內(nèi)敷設有上鐵鋼筋和下鐵鋼筋，在上下鐵鋼筋之間敷設有DN75的送風管、DN20的電管和25×2.3（外徑×壁厚）的加熱盤管，使得樓板內(nèi)結構復雜，管線繁多。經(jīng)過各專業(yè)協(xié)商，精確計算，使各專業(yè)管線整齊有序的排列在結構樓盤內(nèi)，有效的避免了管線超高現(xiàn)象的發(fā)生。圖4-1樓板管線埋設示意圖各專業(yè)管線施工原則：本工程頂板厚度為250mm厚，上下保護層厚度和為30mm，上網(wǎng)鋼筋均為Φ12，下網(wǎng)鋼筋直徑為Φ14，電管直徑為25mm，通風管直徑為75mm，盤管直徑為25mm，用ф6圓盤條網(wǎng)片固定，柱頂設有160mm工字鋼抗剪鍵。因此，在頂板里，各種管線的走向、交叉部位處理必須相互協(xié)調。如在柱頂部位各管線走向原則：第一種辦法不許走風管，電管不能繞開的，抗剪鍵由160mm改為140mm，在抗剪鍵腹板開孔穿電管；圖4-2第一種方法第二種辦法，不許走風管，電管只許重疊2根，柱頂抗剪鍵改為2］［（兩根10號槽鋼肢背點焊）放置在柱兩側。兩種辦法施工時都得注意對盤管的保護，不能讓盤管受壓。圖4-3第二種方法4.2預埋件的敷設由于管敷設在結構樓板內(nèi)，故必須在日后設置噴淋支管段、消火栓管道、吊頂內(nèi)燈具及風管支吊架處，管道底部埋設預埋件，避免日后打眼造成成品盤管受損。4.3材質變更帶來的困難盤管道材質原設計為PB管,管徑為DE20×2.3，經(jīng)業(yè)主方提出，更改為瑞士進口的高密度交聯(lián)聚乙烯管道(PE-Xa)，管道規(guī)格為DE25×2.3，由于管徑的加大，增加了綁扎難度，保證不了盤管200mm及150mm的規(guī)矩均勻間距及最小彎曲半徑，盤管操作時易出現(xiàn)折死現(xiàn)象，且須將管路同步打在結構混凝土樓板內(nèi)，這在國內(nèi)乃至亞洲地區(qū)尚屬首例。我們采取加大管段彎曲半徑的方法，即將盤管彎曲處煨制成“燈泡彎”，以緩解管徑變大，對施工造成的影響。4.4冬季環(huán)境溫度帶來的困難冬季施工階段環(huán)境惡劣，管材柔韌性差，加大了操作難度，現(xiàn)場綁扎幾乎無法實現(xiàn)。廠家技術人員提出的冬季施工措施無法適應我國如此大面積的冬季施工，施工難度極大，嚴重影響施工效率。電工尼龍綁扎帶在高溫環(huán)境中綁扎效果極好，在盤管施工初期，采用電工尼龍綁扎帶對盤管進行綁扎，進入冬施階段后，尼龍綁扎帶變脆，易折斷。綁扎后出現(xiàn)大面積繃斷現(xiàn)象，造成重復工序，浪費資源且使施工嚴重降效。綜合上述環(huán)境溫度對冬施帶來的影響，為保證工效，我們決定增加冬施措施，以緩解因管徑增大加之溫度下降對施工造成的影響：4.4.1搭建盤管預制廠房100m2，使預制時的環(huán)境溫度保持在10℃以上，采取加大預制量的辦法，盡量避免現(xiàn)場綁扎。4.4.2不可避免的現(xiàn)場綁扎部分盡量安排在氣候合適的時候如中午，或放慢操作速度，用吹風機進行局部升溫。4.4.3換掉電工尼龍綁扎帶，采用包塑鋼絲，不僅及時有效的避免了繃斷現(xiàn)象造成的工序重復，同時降低了成本。4.5管道與暗梁交叉這兩個系統(tǒng)的施工工藝都是以一個房間為單位，將管道預先按設計的排布綁扎在鋼筋網(wǎng)片上，然后吊至施工層，平放在樓板下層鋼筋之上。如按照正常樓板鋼筋施工工藝，暗梁上下層主筋和箍筋先綁扎完畢后再鋪設下層板筋，則頂板內(nèi)存在大量暗梁與管道交叉現(xiàn)象，管道網(wǎng)片會受到暗梁上層主筋和箍筋的阻礙，無法施工，導致管道不能完全預制，在冬季環(huán)境惡劣的條件下，大大降效，故與設計協(xié)商，已將進入暗梁小于300mm的盤管移出暗梁，但仍有30%的管道在暗梁內(nèi)穿梭，故需將部分管道采取現(xiàn)場綁扎。并且采取箍筋開口的方法解決暗梁與管道的交叉問題，在不封口的箍筋上綁扎下鐵鋼筋，待下鐵鋼筋綁扎完后，從開口處放下盤管等管道，然后綁扎上鐵鋼筋，最后用開口套子將箍筋開口處封住。因穿暗梁的盤管較多，部分盤管的尾部直行段均需在暗梁鋼筋內(nèi)現(xiàn)場穿行，按設計的方法，采用波紋套管不能起到保護盤管的目的，所以我們用硬質UPVC給水管做穿行套管，保證了盤管在暗梁里拉動不受鋼筋損傷。新風管道穿暗梁將暗梁準確反映在新風系統(tǒng)專業(yè)圖紙中，新風支管管路走向遇暗梁無法斜穿，將原設計45°斜穿暗梁的新風管道改為90°垂直穿暗梁，穿出后用2個45°角緩解90°垂直穿暗梁帶來的窩風現(xiàn)象。4.6管道穿型鋼本工程中出現(xiàn)大量新風管、管與型鋼交叉現(xiàn)象，原則上這些管道遇型鋼砼梁無法穿過，必須繞道與集分水器等連接，這需要設計重新出圖，或辦大量的洽商，不僅加大工作量，且不利于工程進展，必須找到大眾化、操作性強并在正常工期內(nèi)實現(xiàn)的施工辦法，于是，采取穿主樓頂板內(nèi)