辐射采暖制冷系统与热回收全置换新风系统综合施工技术方案

低温辐射采暖/制冷系统与热回收全置换新风系统施工技术前言高舒适度、微能耗、可持续发展的艺术新建筑。以其最大的地热住宅群，与北京“水立方”、科罗拉多大峡谷玻璃观景台、新旧金山-奥克兰湾大桥等一起，被美国《POPULARSCIENCE》杂志评选为“当代世界七大建筑奇迹”之一，与中央电视台新总部大楼、北京首都国际机场新航站楼、北京奥运会主体育场、国家游泳中心、中国国家剧院、上海世界金融中心、上海崇明东滩生态城、东海大桥、长城脚下的公社等，被全球深具影响的美国《BusinessWeek》杂志评选为“中国十大新建筑奇迹”之一。柔和辐射结构采暖制冷系统及热回收全置换新风系统，作为十大全新系统，为此做出巨大贡献，按人体热舒适的基本物理条件，人体对热辐射比对空气对流更敏感，创造一个舒适的辐射环境是非常有效的传热方式，为此控制室内的表面温度（辐射温度）以达到基本的舒适度。在住宅项目中增加置换式新风系统已经成为大势所趋，是改善居住环境，提高节能效果的最佳途径之一。近年来，北京地区的气候状况.尽管在不断加强治理力度，但仍然不可能在短期内得到根本的改善。春季‘沙尘暴’、夏季‘桑拿天’不时出现，不仅对人们生活的影响越来越大，而且对居住环境的破坏也越来越严重。在这种状态下，单纯依赖传统的采暖制冷单方式已经很难满足人们对健康和居住舒适度的更高需求，因此，在住宅项目中增加新风系统，已成为改善居住环境质量的一个不可缺少的组成部分。万国城北区全部公寓采用混凝土楼板低温辐射采暖制冷系统与置换新风系统相结合的方法，控制天花板表面辐射温度，保证室内温度均匀稳定，系统运行无任何噪声，由于大体积混凝土的蓄热作用及很小的采暖制冷温差，使整个系统有很强的自我调节能力，同时置换新风系统，增强加湿、除湿功能，柔和送风，这两个系统相结合，被公认是目前世界上最好的高舒适度、微能耗、可持续发展建筑系统之一。1系统概况辐射采暖/制冷系统起源于欧洲，是一种替代型新型空调末端系统，通过与热回收全置换新风系统相结合，可以在较高的冷负荷条件下提供高标准的热舒适性和良好的空气品质，并在欧洲得到广泛采用。辐射采暖/制冷系统是将高密度交联聚乙烯盘管敷设在顶部混凝土板内，通过载体的不断循环，加热或对顶部混凝土板进行降温，传热以辐射传热为主，并辅助补充适量新鲜空气的新方法。在夏季将冷水通入埋在混凝土中的高密度交联聚乙烯盘管中，冷水在夏季供水温度为20℃，回水温度为22℃，通过2℃温差来吸收室内热量，有效的解决的夏季降温的问题；而在冬季，高密度交联聚乙烯盘管内的供水温度为28℃，回水温度为26℃，同样是通过2℃温差来向室内辐射热量。此低温差辐射方式的特点是采暖和制冷的效率高于空气对流，其辐射传热形式无其它传热形式引起的空气对流所造成的不适感。其均匀的温度创造一最佳的热环境。系统的自身工作原理可以使系统具有很好的温度自动调节性能。健康舒适的生活不仅取决于温度，还要有新鲜空气，制冷采暖系统有一个配套的辅助新风系统，即替换式通风系统，该系统是将UPVC给水管敷设在顶部混凝土板内，它是一个只提供新鲜空气，无需空气再循环使用的送风系统，新鲜空气以略低于室内的温度并以小于0.2m/s的速度从楼地面踢脚或窗下送出，无噪音，无气流感，适宜的新鲜空气由于温度较低而停留在室内底部空间，通过人体和室内各种其它热源加热与人口中排出的污浊空气一起缓慢上升，通过设在房间上部的排风口排出室外，这样新鲜空气和污浊空气分离置换，使得新鲜空气得到了有效利用，此外，此新风系统还有一项重要的作用是通过向室内输送干燥加热的空气，降低露点温度防止结露，北京地区夏季的露点温度有时可达26℃以上（冬季还可以对新风进行加湿，提高人体的舒适度）。排出的污浊空气和引入的新鲜空气经过热量回收器进行热量交换，使得能量的60%以上得到有效再利用，达到节能的目的。由于替换式新风方式的新风利用率高，就会相应降低风机的负荷、噪音及设备成本。2材料特性2.1REHAU管道REHAUPE-Xa采暖管道是由高密度交联聚乙烯(PE-Xa)，并与一由聚乙烯醇(EVOH)组成的阻氧层共挤而成。管道的基础材料PE-Xa是用过氧化物交联(Engel法)制成。此种方法的交联工艺是在高温、高压和过氧化物的帮助下发生交联反应，将单个的聚乙烯长链分子间进行化学链接，形成三维的网状化学结构，显著地增强了聚乙烯的物理机械性能。与交联聚乙烯管道共挤出的EVOH防渗氧层，是具有最佳屏障效果的聚合物，远远高出德国DIN4726标准中对防氧气渗透性规定的要求。在交联聚乙烯管道与防渗氧层之间有一具有强大结合性能的粘结剂层。不溶于水的EVOH防渗氧层增强了管道的耐磨性和耐侵蚀性，因此可以应用与绝大多数恶劣的施工现场环境。2.2UPVC给水管道外表美观大方，适合现代的大型建筑；内壁光滑，减少流体的摩擦阻力；采用具有高冲能力的环保材料；耐腐蚀性强，不受腐蚀性土壤和各种酸性碱性的影响；采用溶解性胶粘剂接驳，快捷方便及经济；重量轻、易于运输、安装、保养维修方便；寿命长，耐用50年。3施工技术3.1顶板施工工序顶板模板支设、验收→土建水电设备洞口、套管、埋件等预留预埋→弹钢筋位置线→暗梁下铁、下半部箍筋绑扎→顶板下铁绑扎→采暖管施工（包括打压试验）→电管施工→通风管道施工→安放钢筋马凳→暗梁上铁、上半部箍筋绑扎→顶板上铁绑扎→水电验收→钢筋工程隐蔽验收→砼浇筑时钢筋的复查维护。3.2采暖辐射/制冷系统主要施工方法采用预制及顶板现场绑扎相结合的盘管回路的制作方法：规则的回路在加工场地预制；不规则回路及盘管需穿顶板暗梁的回路在顶板上进行钢筋网拍的加工及盘管的敷设、绑扎。PE-Xa管穿梁时，箍筋采用U型套箍，达到穿管要求。PE-Xa由混凝土面层穿出部位和穿暗梁部位采用柔性波纹套管保护。其穿出混凝土面层长度为300mm，穿出暗梁两端长度为100mm，将引出管管口用胶带封堵严实，避免异物掉入管道堵塞管道。3.3置换式新风系统主要施工方法采用预制加工的制作方法：根据图纸要求并结合实际情况，按位置测量尺寸，绘制加工草图。根据草图量好管道尺寸，进行断管。断口要平齐，用铣刀或刮刀除掉断口内外飞刺，外棱铣出15°。粘接前应对承插口先插入试验，不得全部插入，一般为承口的3/4深度。试插合格后，抹粘接剂，先涂抹承口后涂抹插口，随即用力垂直插入，插入粘接时将插口稍做转动，以利于粘接剂分布均匀，约30~60s即可粘接牢固。粘牢后立即将溢出的粘接剂擦拭干净。多口粘接时应注意预留口方向.。3.4钢筋网拍施工工艺为加快施工进度保证盘管施工质量，按设计图纸提供的数据与形式，在加工平台上采用200mm×500mm（150mm×500mm）间隔用Ф6圆钢加工钢筋网格。为保证结构板厚及其他专业施工间距，住宅部分钢筋网格焊接采用对接点焊，图3-1钢筋网拍其他部位可采用交叉焊接。3.5盘管绑扎工艺用4×150mm绑扎带将盘管牢固的固定在加工好的钢筋网格上，严禁使用金属丝绑缚，固定点的间距，直管段不应大于500mm，弯曲管段不应大于250mm，盘管的弯曲半径不小于6倍管外径，浇筑于混凝土中的盘管不允许有接头。在绑缚和成品存放及运输过程中，应严格实行保护措施，防止盘管被挤压和划伤等情况的发生。绑扎完成后，进行打压试验。3.6成品盘管的拼装3.6.1使用运输架将模块运到现场，将几个模块固定于支撑臂上，借助现场起重设备取出来，卸货后将运输架回收，仔细核对每一个模块上的标签和安装图纸，以确定每一个模块的安装区域。3.6.2对运抵现场的模块进行逐一检查，仔细查看每一个压力表是否有压降。将有明显压降的模块分离出来，重新进行压力试验，以发现泄漏点，发现泄漏点后，需采用管道连接的方式进行修复。3.6.3根据图纸上所标柱的安装位置，按照建筑轴列线进行定位。然后工人在建筑模板上现场绑扎底层钢筋。绑扎后安装垫块，并使用钢筋绑扎带固定，按照图纸的标注发现正确的模块应小心的放在垫块上，将模块安装之准确位置后，与钢筋固定。3.6.4盘管安装完后，对每一个系统的供、回管路进行明显标识，便于日后集分水器的安装，并将同一回路的供、回管路连接在一起。3.7盘管试压3.7.1预制完后单回路工作压力为1.0MPa，试验压力为1.5MPa，水压试验前，应对盘管与钢筋网格采取安全有效的固定和保护措施，可利用弯钩钢钎固定于平整的地面上。冬季水压试验将水换成防冻液（百分比浓度为30%，冰点为-20℃乙二醇），即可。水压试验按下列步骤进行：Ⅰ、经分水器缓慢注水，同时将管道内空气经排气阀排出。Ⅱ、充满水后，进行水密性检查。Ⅲ、采用手动泵缓慢升压，分三次升压，升压时间不得少于30min，升压过程中应随时观察与检查，不得有渗漏。Ⅳ、升压至规定试验压力后，停止加压，稳压1h，压力降不超过0.05MPa无渗漏为合格。图3-2盘管绑扎及打压示意图3.7.2顶板上拼装完，接集分水器后强度试压以试验压力1.5MPa作水压试验，稳压1h，压力降不大于0.05MPa，且各连接处不渗不漏为合格。3.7.3混凝土浇筑时的保压浇注混凝土时系统应带有0.8MPa压力。3.7.4混凝土凝固后的升压浇注混凝土后，系统升压，待压力稳定后，以试验压力1.5MPa作水压试验，稳压1h压力降不大于0.05MPa，且各连接处无渗无漏为合格。3.7.5移交时的试压试验压力为1.5MPa，稳压1h，压力降不大于0.05MPa。然后，压力降至1.15MPa，稳压2h，压力降不大于0.03MPa，同时各连接处不渗不漏为合格。4施工难度与解决方法4.1顶板管线多，布局复杂在100mm厚的建筑面层下，250mm厚的结构楼板内敷设有上铁钢筋和下铁钢筋，在上下铁钢筋之间敷设有DN75的送风管、DN20的电管和25×2.3（外径×壁厚）的加热盘管，使得楼板内结构复杂，管线繁多。经过各专业协商，精确计算，使各专业管线整齐有序的排列在结构楼盘内，有效的避免了管线超高现象的发生。图4-1楼板管线埋设示意图各专业管线施工原则：本工程顶板厚度为250mm厚，上下保护层厚度和为30mm，上网钢筋均为Φ12，下网钢筋直径为Φ14，电管直径为25mm，通风管直径为75mm，盘管直径为25mm，用ф6圆盘条网片固定，柱顶设有160mm工字钢抗剪键。因此，在顶板里，各种管线的走向、交叉部位处理必须相互协调。如在柱顶部位各管线走向原则：第一种办法不许走风管，电管不能绕开的，抗剪键由160mm改为140mm，在抗剪键腹板开孔穿电管；图4-2第一种方法第二种办法，不许走风管，电管只许重叠2根，柱顶抗剪键改为2］［（两根10号槽钢肢背点焊）放置在柱两侧。两种办法施工时都得注意对盘管的保护，不能让盘管受压。图4-3第二种方法4.2预埋件的敷设由于管敷设在结构楼板内，故必须在日后设置喷淋支管段、消火栓管道、吊顶内灯具及风管支吊架处，管道底部埋设预埋件，避免日后打眼造成成品盘管受损。4.3材质变更带来的困难盘管道材质原设计为PB管,管径为DE20×2.3，经业主方提出，更改为瑞士进口的高密度交联聚乙烯管道(PE-Xa)，管道规格为DE25×2.3，由于管径的加大，增加了绑扎难度，保证不了盘管200mm及150mm的规矩均匀间距及最小弯曲半径，盘管操作时易出现折死现象，且须将管路同步打在结构混凝土楼板内，这在国内乃至亚洲地区尚属首例。我们采取加大管段弯曲半径的方法，即将盘管弯曲处煨制成“灯泡弯”，以缓解管径变大，对施工造成的影响。4.4冬季环境温度带来的困难冬季施工阶段环境恶劣，管材柔韧性差，加大了操作难度，现场绑扎几乎无法实现。厂家技术人员提出的冬季施工措施无法适应我国如此大面积的冬季施工，施工难度极大，严重影响施工效率。电工尼龙绑扎带在高温环境中绑扎效果极好，在盘管施工初期，采用电工尼龙绑扎带对盘管进行绑扎，进入冬施阶段后，尼龙绑扎带变脆，易折断。绑扎后出现大面积绷断现象，造成重复工序，浪费资源且使施工严重降效。综合上述环境温度对冬施带来的影响，为保证工效，我们决定增加冬施措施，以缓解因管径增大加之温度下降对施工造成的影响：4.4.1搭建盘管预制厂房100m2，使预制时的环境温度保持在10℃以上，采取加大预制量的办法，尽量避免现场绑扎。4.4.2不可避免的现场绑扎部分尽量安排在气候合适的时候如中午，或放慢操作速度，用吹风机进行局部升温。4.4.3换掉电工尼龙绑扎带，采用包塑钢丝，不仅及时有效的避免了绷断现象造成的工序重复，同时降低了成本。4.5管道与暗梁交叉这两个系统的施工工艺都是以一个房间为单位，将管道预先按设计的排布绑扎在钢筋网片上，然后吊至施工层，平放在楼板下层钢筋之上。如按照正常楼板钢筋施工工艺，暗梁上下层主筋和箍筋先绑扎完毕后再铺设下层板筋，则顶板内存在大量暗梁与管道交叉现象，管道网片会受到暗梁上层主筋和箍筋的阻碍，无法施工，导致管道不能完全预制，在冬季环境恶劣的条件下，大大降效，故与设计协商，已将进入暗梁小于300mm的盘管移出暗梁，但仍有30%的管道在暗梁内穿梭，故需将部分管道采取现场绑扎。并且采取箍筋开口的方法解决暗梁与管道的交叉问题，在不封口的箍筋上绑扎下铁钢筋，待下铁钢筋绑扎完后，从开口处放下盘管等管道，然后绑扎上铁钢筋，最后用开口套子将箍筋开口处封住。因穿暗梁的盘管较多，部分盘管的尾部直行段均需在暗梁钢筋内现场穿行，按设计的方法，采用波纹套管不能起到保护盘管的目的，所以我们用硬质UPVC给水管做穿行套管，保证了盘管在暗梁里拉动不受钢筋损伤。新风管道穿暗梁将暗梁准确反映在新风系统专业图纸中，新风支管管路走向遇暗梁无法斜穿，将原设计45°斜穿暗梁的新风管道改为90°垂直穿暗梁，穿出后用2个45°角缓解90°垂直穿暗梁带来的窝风现象。4.6管道穿型钢本工程中出现大量新风管、管与型钢交叉现象，原则上这些管道遇型钢砼梁无法穿过，必须绕道与集分水器等连接，这需要设计重新出图，或办大量的洽商，不仅加大工作量，且不利于工程进展，必须找到大众化、操作性强并在正常工期内实现的施工办法，于是，采取穿主楼顶板内