作为新的采暖形式,低温辐射地板采暖由于其舒适性、节能性和增加房间有效面积、便于装修、寿命长等显著优点,正在住宅和公共建筑中得到越来越广泛的应用。地暖的使用寿命与保温材料的选择有直接的关系。本文首先介绍了低温热水地板辐射采暖及保温材料在低温地板热水供暖施工中的作用,在此基础上提出了低温地板热水供暖中保温材料的性能要求、选择及改进措施,论述了保温材料对低温地板热水供暖的成本影响。
关键词：低温地板热水供暖 保温材料
1 低温热水地板辐射采暖简介
1.1低温热水地板辐射采暖的原理
低温热水地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行采暖的系统，是将塑料管敷设在楼面现浇砼层内、热水温度不超过55℃工作压力不大于0.4兆帕的地板辐射供暖系统。该系统以整个地面作为散热面，地板在通过对流换热加热周围空气的同时，还与人体、家具及四周的维护结构进行辐射换热，从而使其表面温度提高。其辐射换热量约占总换热量的50%以上。是一种理想的采暖系统。
1.2低温热水地板辐射采暖的优点
同传统的散热器采暖相比，低温热水地板辐射采暖具有以下优点:
第一，采用辐射散热的采暖方式，室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉。这符合“温足凉顶”的中医健身理论，能改善人体血液循环、促进新陈代谢，而且不易造成潮湿空气对流，使得室内洁净卫生，从而改善了家居环境。
第二，增加了使用面积，而且房间可以任意分隔，便于装修和家具布置。因为室内各种管线均可铺设在地暖结构层中。所以室内取消了散热器的立、支管。
第三，保温隔音，热稳定性好。合理选择绝热材料可以增加楼层之间的隔热、隔音效果和蓄热能力，提高热效率，减少楼层之间的噪音干扰。在间歇供暖的情况下，室内温度变化缓慢 热稳定性好。
第四，高效节能、运行费用低。地暖系统可利用余热水，在建立同样舒适条件的前提下，室内设计温度的能耗可以比其他采暖形式降低2%～3%，从而提高了热效率；该系统使热量集中在人体受益的范围内，热媒低温传递（供水温度为50℃回水温度为40℃）且传递过程中热量损失小；各房间温度可以独立调节，有条件的可选用室温和水温自动控制装置。
第五，使用寿命长。传统暖气使用寿命一般在15～20年，而地暖系统从主要的材料供热管来讲一般都可达到50年以上，基本和建筑物同寿命。使用中基本免维修或维修任务很小。
第六，可达到分室控温的功能。通过安装在分水器上的阀门，可以根据个人需要控制各个房间的温度，达到分室控温的目的。
2 保温材料在低温地板热水供暖施工中的作用
从图一中可以看出，保温层位于地面结构层与供热管的中间最下层的部分（预先铺设反射膜），绝热层的主要作用是控制热能的传递方向，并最大限度地减少加热层热能的损失，同时为固定加热管提供固定平台或固定点。考虑到低温热水地面供暖系统的工作温度、工作压力、使用寿命、施工和环保性等因素，确定绝热层所用材料需导热系数小、难燃或不燃、具有足够承载能力、不含殖菌源、不散发异味也无可能危害人体健康的挥发物。
图一 低温地板热水供暖的构造形式示意图
从与地暖施工单位交流时了解到，在实际施工中，因选择材料不当而引起的施工质量问题很多，比如由于地板裂纹导致地暖管漏水从而增加维修费用。地暖施工是隐蔽施工，投入使用后再次维修很不方便，因此必须熟知材料的技术要求、合理选材，这样才能保证地暖与建筑物同寿命，发挥地暖的优势
3 低温地板热水供暖中保温材料的性能要求
要保证地板采暖的使用寿命和绝热层的作用、减少维修，所选用的保温材料必须具有下列性能：
3.1良好的保温 隔热性能
保温隔热效果好，可以阻止热量向楼板传递和向邻户散失，保证热量单方向向室内传导。反映材料导热性能的指标是导热系数，影响材料导热系数的因素有材质、孔隙率、开口状态、潮湿程度以及环境温度。不同种类的材料导热系数不相同。目前地暖施工中常用保温材料的导热系数如下：发泡水泥≤0.088W/m·k；EPS聚苯乙烯泡沫塑料≤0.041W/m·k，憎水性膨胀珍珠岩≤0.076W/m·k。当然，不同性能的保温材料达到设计的热阻要求所需的绝热层厚度不同。同样的材质、不同的容重，导热系数也不相同。材料的孔隙率越高、闭口孔隙越多，导热系数就越低，保温隔热性能也就越好，不同的含水状态，导热系数也不相同。保温材料都是疏松多孔的材料，由于水的导热系数0.58W/m·k；远大于空气的导热系数0.025W/m·k吸水后隔热性能会大幅度降低，因此保温材料要具有良好的憎水性。
3.2较高的抵抗受压变形能力
从构造图可以看出，绝热层要承受来自供热管、混凝土填充层以及地板和地板上活动荷载的压力，因此如果绝热层材料没有足够的承载能力，就会因受压不均匀而变形，导致混凝土填充层和地板出现裂缝，或造成在较高温度下供热管不正常变形而降低使用寿命目前使用的聚苯乙烯泡沫塑料压缩强度≥125kPa，XPS保温板压缩强度为180kPa，发泡水泥3天的抗压强度≥400kPa，28天的抗压强度≥1Mpa，可见发泡水泥的耐压能力最高。因此，在大面积施工中推荐使用发泡水泥。
3.3良好的阻燃性能和环保性
绝热层要与供热管接触，热媒的温度达到45℃～60℃，有机类材料就会挥发有毒或有味的气体，不利于人体健康，这是与外墙或屋面保温材料的区别。
目前常用的材料中，无机类材料（如膨胀珍珠岩、发泡水泥等）具有较好的环保性、阻燃性， 而绝热性能好的聚合物类（如聚苯乙烯泡沫材料或板材）的阻燃性就差些。因此，研制兼有良好的保温隔热功能和阻燃性的复合材料将是发展的方向。有些省市就在研制膨胀珍珠岩绝热板用于地暖施工中，但成本较聚苯板要高。
3.4容重要小
一般来讲，保温材料的导热系数与材料的容重有关。孔隙率越高、导热系数越小、保温隔热性能越好。而且容重过大会增加建筑物的自重和楼板的荷载，因此要选择容重小的材料。同时，要处理好容重与导热系数的矛盾。
3.5良好的施工性能
低温地板热水供暖方式不仅用于新建的住宅、公共建筑中，也可以用于既有建筑的节能改造 公共建筑空间面积较大，而一般住宅每个房间的面积较小，因此对施工的要求不同。选择材料时，注重所选材料保温隔热等性能的同时，也要考虑施工的方便程度以及施工质量和施工速度。而且低温地板热水供暖在国内也就是近几年才开始应用于住宅建设中，施工人员的经验和素质都不够高，因此在选用保温材料时要尽量降低施工难度，保证施工质量。
目前常用的保温材料主要有混凝土式的发泡水泥和预制好的绝热板材。发泡水泥的特点是：第一，可以将基础层与绝热层合二为一，同时绝热层的上表面能通过浆体自流平和刮平完成；第二，强度较高，可以很好地固定供热管，保证地面的热量分布均匀，第三，对于房间面积较大的施工可用专用输送泵输送；第四，可以开发干粉产品用于普通住宅或既有建筑的改造；第五，改变发泡水泥的防水性能，减少防潮隔离层的铺设，降低成本；第六，收缩变形较小，保证供热管的使用寿命；第七，发泡率不易控制，隔热性能不够稳定。绝热板材的特点是：第一，施工速度快，可以缩短工期；第二，产品预制，技术性能容易控制；第三， 绝热性能好，绝热层厚度小对房间净高影响小；第四，用工少，成本较低；第五绝热层的重量轻；第六，板缝的拼接质量要求高，需要用胶带粘贴；第七，塑料类板材受压容易变形，导致供热管变形开裂，使用寿命降低；膨胀珍珠岩类板材搬运中容易磕碰损坏 影响使用。
4保温材料的选择及改进措施
低温地板热水供暖这种方式在国外已经很成熟，但引进国内则是近几年的事情，实际施工中出现了不少质量问题，如地面漏水、室内温度太高、地面开裂等，主要原因有“三分设计七分施工”的说法。因此，要使绝热层最大限度地保证热量单方向向室内传导、提高能源的利用效率，必须合理选择保温材料。
通过对多次工程质量的检测经验以及对地暖施工单位的调查可以发现，为保证施工质量、确保地暖系统与建筑物同寿命，必须做到以下几点：
第一，尽量降低导热系数，提高热阻。这是保证绝热层效果的基本前提。
第二，选用具有较高抗压强度的保温材料，减少受压变形，这是供热管与建筑物同寿命的保证。
第三，依据建筑物的房间结构、面积以及地暖设计的要求，合理选择保温材料的施工性能，区别新建建筑物与既有建筑物、公共建筑与普通住宅，适应目前施工队伍素质低，验收规范不完善的状况。
第四，注意所选材料的阻燃性和环保性，保证建筑物的防火安全性和环境舒适性。
第五，妥善处理一次投资成本与使用费用以及维修的关系，避免房屋使用中的隐患。
第六，根据使用需要尽量研发新型材料，改进地暖保温材料的技术性能。对于发泡水泥由于发泡率难以精确控制导致影响隔热隔音性能，因此用膨胀珍珠岩颗粒或聚苯发泡颗粒代替发泡水泥，可提高孔隙率、改善孔隙状态，同时应努力开发复合保温材料；对于泡沫塑料 ，可在利用其良好的施工性能以及绝热性能的同时，改进其阻燃性和环保性，减少挥发气体的排放。
总之，随着地暖相应标准规范体系的完善、设计水平的改进以及施工经验的积累，低温地板热水供暖技术一定会作为舒适、环保、节能、安全的供暖方式，对实现建筑节能发挥更大的作用。
