南方大面积电地暖系统施工探讨

通过在贵州施工、运行过的一个采暖面积达数万平方米的会议中心，其有两个4000m²之多的会议大厅，长81m、宽54m，高12m，中间没有一根立柱，在这样特殊的建筑结构中采用电地暖，有很多技术难题值得探讨，本文希冀总结经验，与同行共同分享。

关键词：大面积；分区设计；配电设计；计算机控制系统

该电地暖工程在2010年共用三个月时间施工完毕，经2011年、2012年、2013年三个冬季供暖运行，效果良好。

以下就其中一个会议大厅进行讨论。

一 供暖区域分区设计

该供暖大厅的平面图如图1所示：

按《辐射供暖供冷技术规程》规定，供暖辐射面长度超过6m或面积达到30㎡的建筑要设置伸缩缝，防止填充层受热膨胀而造成地面鼓包、脱层等情况。根据这个思路，同时结合控制分区的设计考虑，我们在54m的宽度上做了7条伸缩缝，在81m的长度上做了17条伸缩缝，如此横纵两向形成了共计144个单元分区，这一个个单元分区也就形成了最小的电地暖设计单位，加热电缆的选型即可按照设计功率和单元的区域面积选择计算。伸缩缝设置如图2所示。

 以上144个单元分区形成的田字格四周，用宽30mm、厚30mm的挤塑板凃胶水贴在保温板上形成伸缩缝，其单元分区内铺设加热电缆。为此，施工时要注意两点：

1）144个单元分区是按设计图根据施工进度一个一个逐渐推进的，不能一下完成144个单元分区的电地暖铺设，最好是铺设完一部分电地暖就完成这部分水泥填充层的工作，它能确保铺设完的加热电缆不被破坏和误伤（施工现场容易出现的踩踏、破皮、勾翻钢丝网等问题）。

2）加热电缆在辅设过程中会有一些回路会通过伸缩缝处的挤塑板，为确保加热电缆的散热，避免过热，这些加热电缆的上、下两面都要用宽15cm、长10cm、厚0.35mm的金属条夹住并固定好，确保填充层覆盖后能很好地将热量导出。

二 加热电缆的功率设计及施工设计图

如图3所示，它包含三部份内容：

1）由于南方的间歇性供暖，不是每天24小时都要求供暖保热，所以功率设计是按照经验数据比照南方学校冬季电地暖的功率110W/㎡确定，再按照这个功率加一定量的富裕系数选配加热电缆。

2）图纸设计一定不能脱离实际，要到现场去测量布置加热电缆面积，要根据现场实际情况调整设计参数，比如我们设置的单元分区不一定每一块面积都相同，比如靠墙角、墙边近30cm的地方不铺加热电缆，因此设计人员就必须到现场逐一核实、实际对照，再根据现场实际的参数作电功率的调整再重新配缆。

3）本会议大厅由于面积太大，有10扇高6m、宽2.8m的大门，此处热工保温性不是很好，实际铺设时功率有120W～125W，此处多出的功率就是墙角墙边不铺加热电缆省出的功率，换句话说就是设计的总功率不能变。我们对4374m²的会议大厅进行计算的电供暖功率是453000W，再加上会议大厅所配套的两个贵宾休息厅所用功率，最终约480kW，即该层会议大厅电地暖所配变压器容量至少是500KVA。

三 电供暖的配电设计

如上所述，该会议大厅的电地暖功率需480kW，在配电设计中我们将其分为4大块配电，每一大块区域负担负荷120kW，其配电图如图4所示。

注：按此配电图制作的配电柜共4个

在每一个配电柜中，我们安装了10个50A的三相空开，其中9个工作、1个备用。空开柜进线采用三相五线制即三相火线A、B、C再加零线、接地线的塑胶外套铠装电缆。空开柜中的9个空开每一个控制一个三相电地暖控制箱，该控制箱是按设计图纸预埋在会议大厅的内墙体上，控制箱的尺寸300mm×250mm×100mm。控制箱的电气原理图如图5所示。

图5显示的控制箱结构，首先是电源进小型三相空开，然后每一相火线各进一个剩余电流保护器（俗称漏保器），漏保的出线进微型大功率继电器（32A或64A）的上端子，其下端子接加热电缆的火线端，微型大功率继电器的线圈下端接零线，上端接温控器的受控火线端。当温控器探知的温度低于设定的温度，受控火线端带电，启动微型大功率继电器，使之接通电源使加热电缆工作，反之加热电缆断电。　

控制箱的零线端（N端子）接加热电缆的另一端及微型大功率继电器线圈的零线端，接地端（PE端子）用来接加热电缆的接地线，确保加热电缆一旦漏电，漏保能在理论零秒切断电源。

四 电地暖计算机控制系统

该会议大厅共使用了36个智能型双温双控温控器，两个大厅一共使用了72套，再加上其它区域使用的温控器一共有近120个。如此数量的温控器，用人来一个一个设置温度和时间段，几乎是不可能的操作，更不用说你刚设置好参数离开，用户可能出于好奇就顺手把设好的参数调乱，电地暖根本就不可能正常工作。还有时间段的调乱可能会导致无人时电地暖还在工作，白白浪费电能。凡此种种理由，最后采用计算机控制系统来管理整个电地暖的启、停时间段及温度控制。其原理图如图6所示。

该计算机控制系统在设置好参数后会自动将电地暖的启、停时间段，设置的室温、地温，通过485通讯口传给要工作的温控器，温控器一旦得到指令就会将其导入内存并忠实执行该指令，不再接受人的指令，这样整个电地暖系统就会有条不紊的工作，避免人为干扰。而且计算机工作是按程序流程执行，不会出差错，避免员工下班后忘记关温控器电地暖继续工作的弊端。同时它还有自报警功能，一旦温控器出现故障，计算机屏幕上会及时变红并发出警报，提醒工作人员及时检查并排除故障。

3年来，我们依靠该套系统自动检测到人为损坏或者故障温控器4只，由于处理及时，根本没影响冬季的供暖。而且只要平时维护到位，一个人就能管理好整个系统，比如会议大厅明天早上9点开会、中午12点结束，下午2点再开会、4点半结束，然后整个会议大厅不再采暖。为此今天下午就输入程序：

明天早上6点启动，中午11点30分停止；

下午1点启动，4点结束；

室温18℃，地温50℃。

第二天早上人还没有上班，电地暖已经自动先行启动，9点时整个大厅已是暖意融融，极为舒适。3年来，会议大厅开过无数次会，众人皆交口称赞：暖和、安逸。

五 施工中的难点和要点

1）加热电缆成品出厂时与电源相接的冷引线两端各有2.5米长，在本工程中根本不够用。该会议大厅宽54m，中线处就有27m，从此处向两边铺加热电缆，其冷线进控制盒至少需30m，其它各个方向的冷引线从20多米到15米不等。按照电气工程施工要求，普通的铜芯电源线不能埋入水泥填充层中，用户也要求冷引线绝缘材料与加热电缆必须同材质，这就是一个很大的难题。

怎么办？那就到现场去精确地测量冷引线长度，然后在加热电缆生产时定制不同长度冷引线的加热电缆，在现场一定要找准不同长度的加热电缆再施工，不能有半点马虎。施工到最后，排到内墙边进控制盒的冷引线并排在一起的宽度就有30cm，试想一下如果用其它方式施工，冷引线的问题确实不好解决。

2）按规程规定，加热电缆一定要设在水泥填充层中，确保加热电缆工作正常。我们施工时是在加热电缆固定好以后用宽4mm、高3mm的木条插在钢丝网下将热缆提升，水泥填充层施工时热缆就自然在水泥层中了。木条与木条之间的间距一般在20cm～25cm，材质用松木方即可。

3）在高12m、宽54m、长81m的大空间中，测量室温且中间没有一根柱子放置温控器，还有20扇大门洞开的环境下，以哪一点的温度作为判据实在是难，权衡利弊，我们最后确定以地温探头作为控温依据，室温仅作参考。地温探头从大厅中央起一直设置到离内墙3m远的地方，且采用了双备份的设置方式。探头一般放置在两根加热电缆的中间，开始使用的2010年、2011年我们设置的地温起控温度为55℃，2012年设为50℃，供暖的效果确实令人满意。实际上在家庭中采用电地暖供暖，地温探头设置为45℃，在保温条件好时室温稳定在18℃及以上。保温条件不好就把地温设高，确保地温的温度场能稳住空间的温度场。此工程中，我们将这一想法付诸实施，效果不错。

用地温探头作为控制温度的依据有如上述的好处外，还有一个重要的原因：保护热缆。这个工程的地面装饰层采用的是地毯，地毯是热的不良导体，加热电缆蓄存在水泥层中的热量如不能及时导出，会让温度慢慢升高，最终达到加热电缆材质的耐受值而缩短其寿命，甚至酿成故障。

地温探头温度值设为50℃就确保了热缆及时断电停止工作从而使之得到保护，而蓄存在水泥填充层中的热量再由地毯一点点辐射出去。地毯的热惰性大，散热慢，加热一次能保证屋里半天都是暖和的。任何事情总是辩证的，只要处理好了它们之间的关系，地毯也能很好地发挥装饰、蓄热、散热的作用，地毯用于电地暖一定要让地温探头起主控制和主保护的作用。

六 图7～图10为现场施工图片   

      [编辑：孟扬]