CN101017009A - 组合式地热装置及其组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在建筑物楼(地)面或场地(道路)地面装设的低温辐射供热(加温)设施。此类供热设施通常被称作地热设施，在现场施工制作。组合式地热装置将散热器敷设在隔热垅上的散热器沟槽内，将承力墩安设在散热器沟槽间预设的洞豁内，隔热垅和承力墩间错布置构成组合供热层；以盖板承受地面荷载，经承力墩传递到基层。盖板可以直接形成成品楼(地)面。组合式地热装置的各种组件都可以工业化生产，采用全拼装方式施工，具有显著降低建设成本、简化工序、降低劳动强度、缩短工期、改善装置的散热性和可维护性的效果，不仅适用于水暖工程，也为推广低温电热供暖奠定了基础。

Description

组合式地热装置及其组件

技术领域：

组合式地热装置是装设在建筑物楼(地)面或场地(道路)地面的低温辐射供热(加温)设施。此类供热设施通常被称作地热设施。

背景技术：

与其他类型的供热设施(例如立式或壁挂式暖气散热器、空调装置等)相比，地热设施具有不占用室内空间、舒适度比较高、经济性比较好等优点，近年来被日益广泛采用。

地热设施通常为现场施工制作，一般构造为：在基层上找平后铺设隔热层，在隔热层上铺设反射层及散热器(供热层)，在供热层上浇筑保护及持力层，其上做面层(参见附图1)。这种制作方式施工周期较长、劳动强度较大、工序较繁杂，且难以维护检修。

发明内容：

本发明是对既有地热装置的改进。

散热器是地热装置的核心组件。但是，本发明并不包含对散热器的任何改进。本发明只为散热器充分发挥效能并做进一步改进提供条件。

本发明所称组合式地热装置的基本构造特征是：以承力墩承受上覆层传来的地面荷载，将其传递到基层，形成装置的结构体系；以隔热垅容置散射器并阻隔热能耗散损失，形成装置的热能体系；二者间错布置在同一构造层内，构成组合供热层。

所称上覆层，指覆盖于供热层之上的地面构造层。

除散热器外，组合式地热装置包括核心组件隔热垅、承力墩，可选组件盖板、钉脚箍、遮蔽条、嵌缝条等。它们都可以工业化生产，现场组装后即构成组合式地热装置。

隔热垅采用隔热性能良好的轻质材料制作。它不承受外部荷载。隔热垅上设有一条或若干条与散热器的形状和尺度相匹配、用于敷设散热器的散热器沟槽，在散热器沟槽间，开有贯通隔热垅全厚度的用于安设承力墩的洞豁。

承力墩是采用抗压强度较高的低成本材料制作的规则块状体，安设在散热器沟槽间的洞豁中，用于承托上覆层，承接其传来的荷载并传递到基层。

盖板是板状块体，应具备可靠承受并传递楼(地)面荷载的足够的抗弯及抗压强度。它以承力墩为支座，所以，其平面尺度应该与承力墩布设中心距的整数倍相合。采用满足地面设计功能(如美观要求、舒适性要求、抗滑要求、耐腐蚀要求等)的盖板，可以直接形成地面(楼面)成品。

组合式地热装置间错布设结构体系和热能体系，使材料的优势性能得以充分发挥并形成互补。对比既有的地热装置，组合式地热装置具有十分显著的有益效能：

1、显著节约材料，降低装置成本。隔热垅间设贯通洞豁，大幅减少了隔热材料的用量；承力墩取代上覆层保护散热器的功效，阵列式地安设于隔热垅的洞豁中而并非全面积连续配置，同样大幅减少了材料用量；盖板安放在小间距的承力墩阵列上，内应力较小，厚度可以较薄，还可以兼作面层，也有节约材料显著降低成本的功效。

2、实现工业化生产、全拼装式施工，有利于提高效率和品质、简化工序、降低劳动强度、缩短工期。组合式地热装置各组件都可以工业化生产。作为常识，建筑构件工业化生产与现场制作相比具备效率高、用料省、容易控制产品品质等明显优势。组合式地热装置采用现场拼装方式施工。作为常识，与逐层摊铺、敷设、养护全过程现场施工相比，预制拼装式施工不但更容易保证质量，还明显有利于提高效率、简化工序、降低劳动强度、缩短工期。

3、减薄上覆层，减轻构造自重。组合式地热装置明显减薄了上覆层，导致建筑净空增加，如果保持建筑净空不变，则可以降低建筑层高。节省材料减薄厚度就减轻了构造自重，会降低下部结构的负荷。这些功效使得采用组合式地热装置不仅能降低地热装置自身成本，还有利于降低建设的整体成本。

4、改善地热装置的散热性能。散热器散发的热能要穿越上覆层才可以通达地面。事实上，传统地热方式中被散热器加热的是上覆层，上覆层积蓄并向供热空间辐射热能实现供热。组合式地热装置减薄上覆层，十分有利于散热器散热。这一改变能显著提高室温对供热的敏感性，有利于实现对室温的智能化调节。在电热供暖方式下，意义更加明显。

5、根本性改善装置的可维护性能。传统地热装置中，散热器被浇注在混凝土保护及持力层中，难以维护、检修。本发明中盖板容易被揭开，而且揭开盖板的过程不易损伤散热器，这就使装置的可维护性获得了根本性改善。电热元器件及其连接装置发生故障的几率远高于热水管道，因此，在电热供暖方式下这一改善的意义更加重要。

6、支持推广低温电热供暖。电热供暖有利于节能和环保，但目前应用并不广泛，原因是多方面的，其中就包含有供热装置方面的因素。组合式地热装置可以直接应用于电热供暖工程。本发明支持低温电热管(丝、条、带、板、棒)技术，为推广电热供暖提供了一个解决方案。

附图说明：

1、附图1是既有地热装置安装构造剖面示意图，在近年出版的建筑暖通专业教科书和工具书中容易查到。附图2是组合式地热装置安装构造剖面示意图。剖面图反映出二者的根本性差异：其一是供热层与隔热层的相对位置不同，在既有地热装置中，供热层4设在隔热层3之上，在组合式地热装置中，它们组合在组合供热层7之中；其二是上覆层的构造和厚度不同，在既有地热装置中，上覆层包括了保护及持力层5和面层6，在组合式地热装置中，上覆层只有面层6。

两图中：1-基层  2-找平层  3-隔热层  4-供热层  5-保护及持力层

        6-面层  7-组合供热层

2、附图3是组合供热层的平面示意图。组合供热层由结构系统和热能系统交错布置构成，散热器3敷设在隔热垅1上的散热器沟槽2内，承力墩4安设在散热器沟槽2之间的洞豁中。附图4、5是从附图3中截取的两个剖面。这组附图标示了隔热垅2、散热器1、承力墩3之间的空间关系和组合构造，也示意了隔热垅2和承力墩3的基本构造特征。

其中：

散热器是散发低温(一般不高于65℃)热能的散热装置，例如流通低温热水的水管、可在电流激发下产生低温热能的电热器件等。

承力墩为规则块状体，应具备能可靠传递荷载的足够抗压强度。承力墩可以使用低成本材料(例如以砂石、陶粒、砖砾等骨料拌合适量粉煤灰、水泥、石灰、石膏等可硬化胶结材料)制作，其形状和尺度与隔热垅上预设的贯通孔洞相吻合。

3、附图6是由附图4引出的隔热垅及散热器剖面示意详图。隔热垅1由隔热性能良好的轻质多孔材料(例如无毒泡沫塑料，蛭石、珍珠岩、岩棉制品，泡沫混凝土等)制作；散热器沟槽根据散热器2的形状和尺度成型于隔热垅上1，其表面可设置(喷、涂刷、粘贴或铺设)用于反射热能的反射层3(例如铝箔、反光膜、银粉等)。

4、附图6标示的散热器2是使用钉脚箍4固定在隔热垅的散热器沟槽中的。钉脚箍(附图7)是一个整体制件，其中部易于弯曲，其两端较坚硬并呈钉状。附图7对钉脚箍两侧钉脚绘制了不同的剖面形状，这是示意钉脚可以根据需要和方便设计为适当断面的锥状。

附图6不意味本发明对散热器固定于隔热垅中的方式有任何限定。

5、附图8是盖板支座节点构造示意图，它标示了盖板1与承力墩3、隔热垅4的位置关系以及安装方式。

本发明推荐使用盖板作为上覆层，但不排斥采用其他形式的构造物。同样，关于盖板边缘构造、安装构造以及安装方式的标示也不包含任何限定含义。

例如，图示盖板1上边缘所设楔形缺口适用于直接作为成品地面的盖板，如果在盖板上另做地面面层，可以简化制作，不设该缺口。

再例如，为了封闭盖板间隙，可以使用遮蔽条2，也可以使用嵌缝条，或是采用其他任何适当的方式。

遮蔽条2是硬度较低、便于现场切割的扁条状制件，刚度满足承托嵌缝材料的需要，用于遮蔽盖板间隙。附图8所示遮蔽条为“T”形截面，其腹板厚度应略小于盖板间隙的净宽，翼板总宽应不小于盖板间隙的2倍。如果取消腹板，遮蔽条就成了“—”形截面，其宽度应略小于盖板上边缘缺口间的内距。“—”形截面遮蔽条制作和铺设都比“T”形截面更为简便，但不适用于上边缘不设缺口的盖板。

封闭盖板间隙也可以使用嵌缝条而不使用遮蔽条。嵌缝条为条状的弹性或弹塑性制件，其截面为楔形，与盖板上边缘缺口相契合。

具体实施方式：

可以用工业化生产方式预制全部组件，在现场拼装。在特定条件下，也可以现场施工形成某些组件(例如承力墩、盖板等)，与其他组件在现场拼合。

Claims (9)

1、组合式地热装置，其特征是在同一构造层内交错布置隔热垅和承力墩，散热器敷设在隔热垅上的散热器沟槽中，承力墩安设在散热器沟槽间预设的贯通洞豁中。

2、组合式地热装置组件-隔热垅，采用隔热性良好的轻质材料制作，其特征是其上设有与散热器的形状和尺度相匹配的散热器沟槽，散热器沟槽间设有用于安设承力墩的贯通全厚度的洞豁。

3、组合式地热装置组件-承力墩，具备适当抗压强度的规则块状体，其特征是其形状和尺度与隔热垅上预设的洞豁相吻合。

4、组合式地热装置组件-盖板，具备满足应用需求的抗弯及抗压强度的板状块体，其特征是其平面尺度与承力墩布设中心距的整数倍相合。

5、组合式地热装置组件-钉脚箍，用于将散热器固定在散热器沟槽中的整体制件，其特征是中部易于弯曲，两端较坚硬并呈钉状。

6、组合式地热装置组件-遮蔽条，硬度较低、便于现场切割的扁条状制件，刚度满足承托嵌缝材料的需要，其特征是，截面呈“-”形或“T”形。截面呈“-”形时，宽度略小于盖板上边缘缺口间的内距。截面为T形时，腹板厚度略小于盖板间隙的净宽，翼板总宽不小于盖板间隙的2倍。

7、组合式地热装置组件-嵌缝条，用于封闭盖板间隙的条状弹性或弹塑性制件，其特征是具有与盖板上表面边缘缺口相契合的楔形截面。

8、权利要求1所述的组合式地热装置，其特征是以盖板为主要构件构造装置的上复层。

9、权利要求2所述的组合式地热装置组件-隔热垅，其特征是在散热器沟槽的表面设置有用于反射热能的反射层。

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