一种与叠合板一体化的地暖系统及其施工方法

技术领域

本发明属于装配式建筑施工技术领域，具体涉及一种与叠合板一体化的装配式地暖系统及其施工方法。

背景技术

自2000年以来，地暖作为一种新型取暖方式，完全代替了壁挂式暖气片，在现代住宅建筑中得到广泛应用。目前，我国北方地区住宅建筑取暖方式主要采用地暖，地暖以蓄热储能、室温舒适和造价较低等诸多优势，占现代住宅建筑地暖工程总量的90％以上，尤其是在设计阶段就采用了地暖。传统地暖是在楼板结构层上面铺设而成的，其施工工艺是：找平层→30mm厚挤塑板→热辐射膜→PERT加热管→卵石填充层→钢筋网片→50mm厚细石混凝土，如图1所示。

由于传统地暖构造复杂，施工程序较多，因此，传统地暖存在地面厚度较高、施工工期较长、楼面荷载较大、室内净高较低、工程造价较高和附加成本较大等诸多技术问题，以及无法实现装配式施工的技术难题。

近年来，又出现各种不同形式的电地暖，如发热电缆、电热膜、和石墨烯等，虽然这些方式具有无污染物排放、智能化程度高、安装简单、节省室内净高空间等诸多优点，但由于存在电磁辐射率高、无地线接零保护、安全系数低、工程造价高和运行成本高等诸多缺点问题，在现代住宅建筑中没有得到广泛应用，使得传统地暖依然占据地暖的主导地位。与此同时，碳纤维发热线作为电地暖的其中一种，却具有显著技术特点，其发热原理是将电能转化为红外线，并通过红外波振荡产生热量，来实现供热取暖。由于所产生的红外线波长与理疗仪红外线波长一致，业主在享受热量的同时，还能无偿享受红外理疗，可以改善居住环境，有利于居民身体健康。

在叠合板的预制层上设有外露的桁架筋，而无法连续铺设PERT加热管，若分段铺设会产生较多接头，一旦漏水不仅需要维修加热管，还需要对叠合板进行维修及加固。碳纤维发热线采用并联方式铺设，一旦个别发热线出现问题，不会影响其它发热线的正常工作，不存在漏水及维修问题，又不需要集中供热及其管网建设费和管道施工费，可实现随机性、个性化和智能化取暖方式。与PERT加热管相比较为柔软，可在叠合板的预制层上的复杂环境中随意铺设，而不存在任何铺设困难，碳纤维发热线是叠合板内设置地暖系统的优选产品。

目前，我国住宅建筑楼板几乎都是现浇实心楼板，楼板厚度通常为100mm左右，当钢筋间距、楼板厚度和混凝土强度等施工环节均出现负差时，会使楼板刚度降低，导致楼板发颤、隔音效果不好等问题，给楼下住户带来诸多烦恼与不便。

2000年左右，我国部分省份开始推广应用现浇空心板技术，2012年将该技术汇编成行业标准，即《现浇混凝土空心楼盖技术规程》JGJ/T268-2012。该现浇混凝土空心楼盖技术主要适用于7m～12m结构跨度的楼板，对跨度小于7m的楼板则存在不经济问题，因此，在住宅建筑中没有得到应用(自由居建筑除外)。

到目前为止，叠合板主要适用于结构跨度相对较小的楼板，而且地暖系统都是在叠合板上面铺设的，还没有发现将地暖系统及其碳纤维发热线置入叠合板内的先例。

发明内容

本发明的目的包括如下几个方面：

(1)对地暖工程而言，本发明的目的是简化地暖施工程序、缩短地暖施工工期和降低地暖工程造价。

(2)对建筑设计而言，本发明的目的是通过降低楼地面厚度60mm，来增加室内净高或降低建筑层高。当建筑层高不变时，可以增加室内净高；当室内净高不变时，可以降低建筑层高，进而降低建筑总高；当住宅建筑总高度为80m时，可以将26层的建筑优化设计成27层的建筑。

(3)对结构工程造价而言，本发明的目的是通过减少楼面荷载，来降低主体结构工程及桩基工程的造价。本发明具体是通过以下技术方案来实现的：

本发明具体采用如下技术方案实现：

本发明第一方面提供一种与叠合板一体化的地暖系统，包括叠合板预制层、叠合板现浇层、保温地暖模块、热辐射膜及碳纤维发热线；其中所述叠合板现浇层形成叠合板顶板和叠合板板肋；所述保温地暖模块为铺设在所述叠合板预制层上的槽型模块；所述热辐射膜铺设或粘贴在所述保温地暖模块的内表面上；所述碳纤维发热线铺设在所述保温地暖模块内；所述保温地暖模块的槽型空间用颗粒状骨料填充形成骨料填充层；所述保温地暖模块及其之间的空隙、所述热辐射膜、所述碳纤维发热线及所述骨料填充层的空隙及上方浇筑的细石混凝土，形成所述叠合板顶板和所述叠合板板肋，使所述叠合板与所述地暖系统形成一体化结构。

作为本发明的进一步说明，所述保温地暖模块是由EPP材料制成的槽型模块，所述槽型模块内底面设有两个沟槽，所述碳纤维发热线设置于所述槽型模块的沟槽内。

作为本发明的进一步说明，所述沟槽上端开口直径小于所述述碳纤维发热线直径，使所述碳纤维发热线在自身变形力下能够卡入所述沟槽内。

作为本发明的进一步说明，单根所述碳纤维发热线弯折为U型结构，所述U型结构的两端线分别卡入所述槽型模块的两个所述沟槽内，且单根所述碳纤维发热线的正负接线端分别与K型接头的两端连接，多根所述碳纤维发热线通过所述K型接头形成并联连接。

作为本发明的进一步说明，所述颗粒状骨料具体采用卵石填充骨料。

作为本发明的进一步说明，所述碳纤维发热线的铺设间距为100mm。

本发明第二方面提供一种与叠合板一体化的地暖系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、将保温地暖模块、热辐射膜和碳纤维发热线依次铺设在叠合板预制层上面，其中所述保温地暖模块为槽型模块，所述热辐射膜铺设或粘贴在所述保温地暖模块的内表面上；所述碳纤维发热线铺设在所述保温地暖模块内；

S2、用颗粒状骨料填充所述保温地暖模块的槽型模块空间；

S3、浇筑叠合层混凝土形成叠合板顶板和叠合板板肋，使所述叠合板与所述地暖系统形成一体化结构。

作为本发明的进一步说明，所述碳纤维发热线铺设在所述保温地暖模块内具体包括：

在所述槽型模块内底面预设两个沟槽；

将单根所述碳纤维发热线弯折为U型结构，所述U型结构的两端线分别卡入所述槽型模块的两个所述沟槽内；

单根所述碳纤维发热线的正负接线端采用K型连接，多根所述碳纤维发热线通过K型连接形成并联连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1、本发明可节省传统地暖所需的找平层、钢筋网片和细石混凝土，简化了地暖系统的施工程序，实现装配式施工，对高层住宅建筑而言，可缩短施工工期5天以上，地暖工程造价降低50％以上。

2、本发明通过节省找平层、钢筋网片和细石混凝土，可使楼面设计荷载降低10％以上，这对高层住宅建筑而言，可降低桩基和主体结构的工程造价5％以上，即按建筑面积可节省70元/m

3、本发明可使楼地面厚度降低50mm～60mm，当建筑层高不变时，可以相应增加室内净高；当室内净高不变时，可以相应降低建筑层高，进而降低建筑总高；当住宅建筑总高度为80m时，可以将26层的建筑优化设计成27层的建筑。

4、本发明使实心叠合板转化为空心叠合板，这一转变仅增加不到5％的混凝土用量，叠合板的刚度却增加3倍以上，楼层隔音效果降低5分贝左右，使业主居住环境得到明显的改善和提升。

附图说明

图1是传统叠合板与地暖系统构造示意图；

图2是本发明叠合板与地暖系统构造示意图；

图3是本发明叠合板与地暖系统局部构造示意图；

图4是本发明碳纤维发热线平面布置示意图。

附图标记说明

叠合板顶板1、叠合板板肋2、骨料填充层3、碳纤维发热线4、热辐射膜5、

保温地暖模块6、叠合板预制层7、槽型空间8、沟槽9、K型接头10。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“纵向”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“纵向”、“横向”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向，相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案加以解释。

实施例1

如图2、3及4所示，提供一种与叠合板一体化的地暖系统，包括叠合板预制层7、叠合板现浇层(叠合板顶板1和叠合板板肋2)、保温地暖模块6、热辐射膜5及碳纤维发热线4；所述叠合板预制层7首先铺设；所述保温地暖模块6为铺设在所述叠合板预制层7上的槽型模块；所述热辐射膜5铺设或粘贴在所述保温地暖模块6的内表面上；所述碳纤维发热线4铺设在所述保温地暖模块6内；所述保温地暖模块6的槽型空间8用颗粒状骨料填充形成骨料填充层3；所述保温地暖模块6及其之间的空隙、所述热辐射膜5、所述碳纤维发热线4及所述骨料填充层3的空隙及上方浇筑的细石混凝土，形成所述叠合板顶板1和所述叠合板板肋2，使所述叠合板与所述地暖系统形成一体化结构。

作为本发明的进一步说明，所述颗粒状骨料具体采用卵石填充骨料。

其中，叠合板的厚度及叠合板预制层、叠合板顶板、叠合板板肋的外观尺寸，包括内部配置钢筋的直径、级别和间距等技术参数，应依据《现浇混凝土空心楼盖技术规程》JGJ/T268-2012进行设计确定。

在一种优选的方式中，所述保温地暖模块6为EPP材料制成的槽型模块；所述热辐射膜5铺设或粘贴于所述保温地暖模块6的槽型空间内表面上；所述碳纤维发热线4设置于由所述保温地暖模块6和所述热辐射膜5组成的槽型空间沟槽9内；当然也可以采用其它保温绝热材料制作保温地暖模块6，如EPS板或XPS板等；所述保温地暖模块6的槽型空间8的沟槽9内，当然也可以铺设其它类型的加热管，如PERT加热管等；由于碳纤维发热线4自身具备一定的弹性变形特性，因此将沟槽9的上端口直径设置为略小于碳纤维发热线4直径的尺寸，便可将碳纤维发热线4利用其自身的弹性变形力卡入沟槽内，使得碳纤维发热线4的固定过程更加快捷方便。

在一种优选的方式中，单根所述碳纤维发热线4在铺设时弯折为U型结构，所述U型结构的两端线分别卡入所述槽型模块的两个所述沟槽9内，且单根所述碳纤维发热线4的正负接线端分别与K型接头10的两端连接，多根所述碳纤维发热线4通过所述K型接头10形成并联连接。如此连接，使得多根碳纤维发热线4之间形成并联连接的方式，从而在某一根碳纤维发热线4出现通电故障或者损坏时，可以单独维修和更换，方便快捷。

当所述叠合板预制层7和所述叠合板顶板1的厚度不变时，本发明在所述叠合板预制层7和所述叠合板顶板1之间设置地暖系统，本发明叠合板的表观厚度比传统叠合板厚度大40mm，因此，本发明所述叠合板的结构刚度是传统叠合板的2.5倍以上；

本发明将地暖系统置入叠合板后，使传统实心叠合板转化为空心叠合板，在内部形成长方体形状的密闭空腔，空腔内填充保温绝热材料及散粒状材料，可使层间隔音效果提高5分贝左右；

由于传统地暖系统的施工工艺为：找平层→30mm挤塑板→热辐射膜→PERT加热管→卵石填充层→钢筋网片→细石混凝土，加热管需以卡钉方式进行固定；而本发明只需保温地暖模块、热辐射膜和碳纤维发热线等三种产品及三道施工程序，碳纤维发热线采用沟槽自锁方式进行固定，因此，本发明相对于传统地暖系统施工程序，要简化很多；

此外，由于传统地暖系统是在楼板结构层上面铺设的，需找平层、钢筋网片和细石混凝土，而混凝土的浇筑、振捣和养护等工序均需独立工期；而本发明地暖系统是在叠合板的预制层上面铺设的，通过共享叠合层混凝土，可使叠合板与地暖系统实现一体化施工，从而节省了找平层、钢筋网片和细石混凝土等材料，及其三道施工程序和所需工期；

传统地暖系统的找平层、钢筋网片和细石混凝土占楼面设计荷载的10％，而本发明借助叠合层混凝土作为地暖系统的覆盖层，可以100％节省传统地暖系统的找平层、钢筋网片和细石混凝土，因此，本发明与现有技术相比，楼面荷载明显降低；

传统地暖系统的找平层和细石混凝土需占据60mm以上的空间，而本发明借助叠合层混凝土作为地暖系统的覆盖层，可以节省传统地暖系统的找平层和细石混凝土所占据的空间，因此，现有技术的地面厚度较高，尤其是对80m住宅建筑而言，只能设计成26层的建筑，而本发明所述的与叠合板一体化的地暖系统的地面厚度降低60mm以上，能设计成27层的建筑；

传统地暖系统与本发明地暖系统相比，增加了找平层、钢筋网片和细石混凝土的材料、运输和人工等综合费用，同时，对高层建筑而言，由于增加楼面设计荷载10％左右，导致桩基和主体结构的工程造价提高5％以上，即按建筑面积计可提高工程造价70元/m

实施例2

如图2、3及4所示，提供一种上述实施例1所述的与叠合板一体化的地暖系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、将保温地暖模块、热辐射膜和碳纤维发热线依次铺设在叠合板预制层上面，其中所述保温地暖模块为槽型模块，所述热辐射膜铺设或粘贴在所述保温地暖模块的内表面上；所述碳纤维发热线铺设在所述保温地暖模块内；

S2、用颗粒状骨料填充所述保温地暖模块的槽型模块空间；

S3、浇筑叠合层混凝土形成叠合板顶板和叠合板板肋，使所述叠合板与所述地暖系统形成一体化结构。

上述保温地暖模块的长度为600mm，也可以根据需要加工定制，外观宽度为150mm，外观高度为40mm，槽壁厚度为15mm，槽壁高度和底板厚度均为20mm，槽口内净宽度为120mm。底板上表面设置两个沟槽，中心距离为100mm,沟槽的宽度为6mm，深度为7mm。

设置沟槽的目的是自动固定碳纤维发热线，若用于固定其它加热管，沟槽尺寸可以做出适当调整；具体固定及电连接过程如下：

将单根所述碳纤维发热线弯折为U型结构，所述U型结构的两端线分别卡入所述槽型模块的两个所述沟槽内；(由于碳纤维发热线自身具备一定的弹性变形特性，因此将沟槽的上端口直径设置为略小于碳纤维发热线直径的尺寸，便可将碳纤维发热线利用其自身的弹性变形力卡入沟槽内)

单根所述碳纤维发热线的正负接线端采用K型连接，多根所述碳纤维发热线通过K型连接形成并联连接。

综上，本发明利用叠合板截面核心区应力较小和板端上边缘受拉区的力学特征，将保温地暖模块、热辐射膜和碳纤维发热线依次铺设在叠合板的预制层上面，用卵石或砂填充保温地暖模块的槽型空间，然后浇筑叠合层混凝土，借助叠合层混凝土作为地暖系统蓄热、储能和均热的覆盖层，使叠合板与地暖系统实现装配一体化施工，从而节省了传统地暖系统所需的找平层、钢筋网片和细石混凝土，及其综合费用、楼面荷载和构造空间，为建筑设计提供更加灵活的空间方案，为叠合板结构设计提供更加经济的选型方案，最终实现改善建筑使用功能和综合经济效益最大化的目标。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。