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装配式架空地面体系研究

绿色建筑 | 建筑不仅仅是搬砖 2021/10/04 15:37

摘要:

装配式架空地面作为装配式装修中的重要组成部分,在室内装修中扮演着至关重要的角色。 通过对装配式架空地面的概念、特点、现状以及主要材料性能等进行分析,并基于其存在的问题进行改良设计,提出新型装配式架空集成地暖设计方案。 研究结果可供装配式装修领域的同行参考。

关键词:

装配式建筑 ; 室内装修 ; 架空地面 ; 干式地暖

装配式架空地面作为装配式装修中的重要组成部分,最需要解决的是地面架空和地暖铺设两大问题。虽然目前市场上也呈现了不少方案,但两大问题并未得到彻底解决,尤其是地暖问题更是刻不容缓。装配式干式地暖是将基板、加热管道等部件进行整合形成模块,现场直接装配,具有施工工期短、自重荷载小、易于改造维护等优点。因此,需要一套快速调平、安装便捷、传热速度快的装配式架空地面技术来满足未来装配式装修行业中的需求。

1 概念及特点

1.1 装配式架空地面系统概念

装配式架空地面系统是指主要采用干式工法工厂生产、现场组合安装而成的集成化地面,由可调节支撑构造和面层构成。通过调节支撑地脚使地面达到统一高度,然后在其上安装刨花板、硅酸钙板等结构受力板,并铺设地面饰面材料,架空空腔内可以敷设排水、采暖、电气等管线设备。

1.2 装配式架空地面系统特点

装配式架空地面通过配构件实现地面架空,主要具备 4个特点。① 便于调平。通过不同规格的调节支脚可以对地面进行快速调平。② 全干法作业、高效快捷。所有部品部件均为工厂化生产,现场直接装配,无须二次裁切,无粉尘、无建筑垃圾,安装简单快捷,可以快速地提高施工效率。③ 架空层内可敷设地面管线。管线敷设无须剔槽或占用额外空间,可以提高空间利用率。④ 便于检修。所有部品均为标准化生产,可进行单独拆卸。此外,安装时还设置了检修口,有利于后期产品维修和更换。

2 装配式架空地面现状分析

目前市场上常见的架空地面按照支撑方式、采暖方式、饰面材料、受力结构 4 种标准分类,如表 1 所示。

新知达人, 装配式架空地面体系研究

本文将主要从型钢复合模块架空地面和复合板模块架空地面对现有装配式架空地面进行详细分析。

2.1 型钢复合模块架空地面

型钢复合模块架空地面是由型钢架空地面模块、地面PVC(Polyvinyl Chloride,聚氯乙烯) 调整脚、自饰面硅酸钙板复合地板和连接部件等构成,主要是以型钢和高密度硅酸钙板为基层定制加工的模块。根据适配应用空间的不同,可以将型钢地面模块分为型钢复合架空模块、超薄型钢架空模块和型钢复合地暖模块,还可以根据空间厚度需要,定制 20 mm、30 mm、40 mm 不同高度的模块。

2.1.1 采暖式型钢复合模块架空地面

采暖式型钢复合模块架空地面主要由型钢复合地暖模块、地暖管、平衡板等共同构成,适用于客厅、卧室、厨房等房间的架空采暖地面,具有“架空-调平-采暖-保护”四合一复合构造。该体系采用专用构造、集成化部品,完成替代传统的湿作业施工,具有装配快捷、承载力高、散热均衡、蓄热持久等优点。

2.1.2 非采暖式型钢复合模块架空地面

非采暖式型钢复合模块架空地面是集架空层、调平层、饰面层于一体的三合一功能构造。架空层为沿地面敷设管线预留空腔,调平层具有自适应能力,彻底取代抹灰找平。所有部品均来自工厂化精密制造,现场无须二次裁切。各个部件之间为物理连接,可实现快速装配、快速调平、完全拆卸。全过程干法作业,无噪声、无粉尘、无垃圾。

2.2 复合板模块架空地面

复合板架空模块地面,从采暖方式上可以分为采暖式复合板模块架空地面和非采暖式复合板模块架空地面,主要由支撑及调节层、受力结构层、采暖模块层和饰面层组成。复合板模块中的采暖模块是指由聚苯乙烯一体化而成的干式低温热水采暖系统,其组成是厚度为 30~50 mm 的聚苯乙烯垫板。垫板底部是平整、上部为米字型沟槽的正方形单元体,各单元体之间的沟槽是可以相互连通的。沟槽是供采暖管线铺设所用,垫板顶部铺设有金属板片封闭沟槽,可以更高效地将热量向上传送出去,使散热更为均匀。采暖式复合板模块架空地面如图 1 所示。

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2.3 架空地面主要材料性能分析

2.3.1 支撑及调节层

支撑及调节层为点式支撑脚,一般按照一定间距进行排布。支撑上部设受力结构板,然后在其上铺设干式地板采暖模块和地面装饰板。支撑及调节层主要有金属和塑料 2 种,金属类支脚也称“C 型支撑脚”,塑料类支脚也称“M 系列点龙骨”和“树脂螺栓调节支脚”。塑料类支脚具有较大的柔性,因此更有利于减震降噪,同时塑料类支脚采用了可再生材料,成本更低也更加环保。

(1)塑料类。树脂螺栓调节支脚由塑料制成,外观呈圆柱体,可以通过旋转调节高度。架空净高度为 18~110mm ,可以有效解决地面、楼板表面高低不平的问题,地面无须找平。

(2)金属类。C 型支撑脚主要由方形和中心圆柱体组成,整体呈“C 字型”。适用于新建或者原有建筑楼地面,调节高度范围为 13 ~78 mm,可以满足于厚度为 18 mm和 25 mm 的受力结构板材的使用。

2.3.2 受力结构层

受力结构层主要有欧松板、水泥压力板和硅酸钙板。①欧松板也叫定向刨花板,是一种新型结构的安全环保绿色材料,具有高环保功能、防水性能好、承载力高、内部构造稳定、防火等级高、握定力强等优点。② 水泥压力板是以天然纤维和水泥为原料所生产的板材,具有强度高、防水防潮、防腐、防火、规格多、加工性能好、施工效率高、坚固耐用等特点。③ 硅酸钙板是以硅、钙为主要原材料,经过辊压、加压、蒸养、表面磨光等处理后形成的建筑板材,具有质量轻、强度高、防火隔热、不发烟、防水防潮、防霉、隔音、干缩湿胀及挠曲变形小等优点。此外,纤维增强硅酸钙板的加工性也很好,可钉、可锯、可钻、可黏结。

2.3.3 采暖模块层

干式采暖模块主要是由保温层和导热层组成。其中,保温层有挤塑板(XPS)和聚苯板(EPS)2 种;导热层指采暖模块中的反射膜,主要有铝箔和碳晶硅。

(1)保温板。保温板的作用是阻止热量向下传递,降 低结构层的无效热损耗,从而也要求保温层要具备良好的保温绝热效果,此外,隔热材料还应采用导热系数小、吸水率低、难燃或不燃、具备一定的承载能力的材料。 满足上述条件的地暖保温板有挤塑板(XPS)和聚苯板(EPS)两种。 保温板性能对比分析如表 2 所示。

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(2)反射膜。反射膜的作用是将热量向上反射,降低向下的热量损失。反射膜置于发热体和绝热体中间,作为一种热反射材料,能够有效降低热能的散失,并且能够起到快速升温的作用。反射率是衡量反射膜的主要指标之一,反射率越高发射热量的效果就越好,相反就越差。① 铝箔膜。新型的铝箔镜面由多层 PET (Polyethylene Glycol Terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)保护层和铝箔反射层构成,正反面的 PET 保护层能够有效地隔绝氧气和水分,反射热量为 95% 左右,具有耐高温蒸煮、耐冷冻、无毒无味、健康环保等优点。② 碳晶硅超导热膜。碳晶硅超导热膜为均热层,耐高温、耐碱、耐酸、耐有机溶剂,可贴在预制沟槽保温板表面。由于本身具有横向导热能力,所以导热速率要比铝快 6 倍。可以让地暖管中的热量均匀、快速地传导至整个模块表面,从而形成面散热效应,大大地提高了热量的散发速度。装配式架空地面需要解决地面架空和地暖铺设 2 大问题。首先,就地面架空而言,现有做法是通过支撑脚实现。其中,螺栓调节支撑脚虽然解决了地面架空,但是安装时需要对调节支脚进行一一调试,安装效率较低;如果铺装受力结构板后发现地面不平,还需要拆除后再对调节支撑脚进行重新调试,工期和效率较低。因此,不适用于真正的内装工业化装修。其次,地暖铺设的做法是需要在调节支撑脚上铺设一层受力结构板,然后再铺设地暖模块,施工步骤较为繁琐,没有做到真正的省工省料。

综上,现有的地面技术虽然基本解决了地面架空和干式地暖,但是在工艺做法、安装效率上仍存在着问题,需要再进一步进行改良设计。

3 装配式架空集成地暖设计

3.1 组成要素

装配式架空集成地暖结构由饰面层、地暖层、支撑件组成。地暖层设于饰面层下方,地暖层上表面设有嵌装地暖管的安装槽。安装槽包括沿保温横向及纵向等间距设置的横向槽和纵向槽,横向槽和纵向槽相互连通形成网格状。支撑件由连接件、支撑顶座和固定底座组成,其连接件的顶端与支撑顶座的底端固定连接,并通过轴向调节结构与固定底座连接。新型集成地暖架空地面如图 2 所示。

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3.1.1 支撑件

支撑件是包括了支撑调节和调平 2 种功能的构件。支撑件是由连接件、支撑顶座和固定底座组成的树脂螺栓构件。其中,连接顶座上表面设置有十字形凹槽,连接件为轴向螺纹调节结构,通过旋转螺纹杆可以调节支撑顶座与固定底座之间的距离,实现在装配过程中对地面基层进行快速找平,达到调装饰面层表面平整度的目的。此外,在支撑件上方还设置了格栅框架的调平龙骨,直接卡接于支撑件顶座上的十字形凹槽内,并与支撑件顶座齐平。如此,能够快速地调整各个支撑件的高度,从而保证支撑件整体的平整度,便于后续地暖层的铺设。

3.1.2 地暖层

地暖层包括保温层和铺设于保温板上的反射膜。保温板由硅酸钙板和挤塑板复合而成,其中挤塑板上设有安装槽,槽口呈横纵等间距分布,横向槽和纵向槽互相连通形成网格状。其可内嵌地暖管线,不仅可以节省地面空间,而且还能避免地暖管线受到破坏。此外,挤塑板上表面覆有一层碳晶硅反射膜,可以快速地将热量向上传递。

3.2 技术特点

(1)快速调平,高效装配。首先,通过调平龙骨将支撑件固定为整体,对其进行统一调平。在不占用多余空间的情况下能够快速地提高地面调平效率,保证安装质量,避免了像传统调平方式那样要对支脚进行逐一调平。其次,地暖层中的保温板是由硅酸钙板和挤塑板在工厂进行工业化复合而成,现场直接装配,可以减少安装步骤,提高安装效率。

(2)超薄地暖,高速传热。地暖层采用挤塑板保温板和碳晶硅反射膜,表面均具备散热功能。地面升温仅需20~30 min,导热速度是普通金属板的 6 倍,缩短导热时间,有效地减少热损,达到节能 50% 的目标。

(3)高度集成,便于检修。支撑件和地暖层均为工厂化生产,现场无须再二次加工。各部件之间连接牢固,可实现快速装配、快速调平、完全拆卸,全过程干法作业,无噪声、无粉尘、无垃圾。地暖层与地面之间形成的架空空腔,可以敷设地面水电管线,在后期维护中,只需要拆除饰面层即可对地暖管进行更换维修,整体操作简便快捷。

(4)绿色环保,安全健康。所有部品均为绿色环保建材,零甲醛、零污染。地暖管线直接铺设在地暖层的槽口内,不仅能够节省地面空间,而且还可以利用安装槽将地暖管周边进行支撑保护,避免地暖管损坏。此外,地面无须再做回填处理,施工安全,易于找到检修位置。

3.3 适用范围

装配式架空集成地暖地面不仅适用于住宅建筑中的起居室、卧室、厨房、公共区域等空间,而且也适用于办公建筑中的办公室、会议室等区域。就饰面材料而言,可以使用实木地板、实木复合地板、强化复合地板瓷砖、复合瓷砖、石材及弹性地板(卷材)等材料。此外,还可以根据不同地面高度选用不同规格的地面支撑件,使用范围广、适应性强。

4 结 语

装配式架空集成地暖设计是基于目前市场上的装配式架空地面技术存在的问题进行的改良设计。其不仅解决了地面的快速调平,而且还针对采暖地面给出了更为便捷的解决方案。因此,为装配式装修技术的发展奠定基础,切实提高建筑的安全性、耐久性和舒适性,满足人们对建筑品质的更高需求,促进新型建筑工业化和可持续发展。

作者简介:

刘勃,1981 年生,主要研究方向为内装工业化和装配式装修,现供职于北京市住宅建筑设计研究院有限公司。

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