采暖陶瓷墻地磚概述

蔡曉峰

摘 要：本文從熱源、結(jié)構(gòu)、施工、運(yùn)行等方面對(duì)目前市場(chǎng)現(xiàn)有的采暖陶瓷磚作初步歸納，在分析其性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種新型的采暖陶瓷墻地磚方案。

關(guān)健詞：采暖；陶瓷磚；電熱；地暖磚

1 引言

采暖陶瓷墻地磚是指具有室內(nèi)采暖功能的陶瓷磚，一般可分為采暖地磚和采暖墻磚兩大類。普通的陶瓷磚本身不能產(chǎn)生熱量，它必須與一定的熱源組合后才能通過自身被加熱而具有對(duì)外輻射熱量的功能。

與傳統(tǒng)的取暖爐、暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)、暖氣片等采暖形式相比，采暖陶瓷磚供暖系統(tǒng)可使室內(nèi)具有地面溫度高，上層空間溫度低，給人腳暖頭涼的舒適感，也符合中醫(yī)“溫足涼頂”的理論，同時(shí)可以減輕室內(nèi)空氣干燥感，無噪音、無風(fēng)速、無揚(yáng)塵、無廢氣，保持室內(nèi)干凈、清潔，在潮濕地區(qū)可以防止各種風(fēng)濕疾病，有助于健康，給人以一種清新溫暖的良好感覺。

目前，市場(chǎng)上最多的是采暖陶瓷地磚，其種類較多、名稱繁雜、各具特點(diǎn)。本文從熱源、結(jié)構(gòu)、施工、運(yùn)行等方面對(duì)采暖陶瓷磚作初步歸納，并提出一種新型的采暖陶瓷墻地磚方案。

2 采暖陶瓷磚的熱源

目前，采暖陶瓷磚的熱源主要有水熱和電熱兩大類。

水熱是通過加熱盤管將水的熱量傳遞給陶瓷磚，再由陶瓷磚將熱量輻射給室內(nèi)空氣，熱水溫度在60℃左右，熱水的來源有熱水機(jī)、鍋爐、溫泉等。水熱采暖系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，主要包括：管道的聯(lián)接、熱水的制備、熱水的分配、溫度的控制等。水熱采暖的優(yōu)點(diǎn)是熱容大、溫度穩(wěn)定性好、容易和原有的鍋爐供暖系統(tǒng)相對(duì)接，無電磁輻射產(chǎn)生。

電熱是將電能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱陶瓷磚，再由陶瓷磚將熱量輻射給室內(nèi)空氣。目前采用的電熱元件主要是由金屬或者碳元素制備。市面常見的金屬制備的電熱元件是金屬發(fā)熱電纜、金屬發(fā)熱帶、金屬發(fā)熱箔，其中最常用的是金屬發(fā)熱電纜，如圖3、4、5所示。碳是一種導(dǎo)電材料，傳統(tǒng)的碳電熱元件是用碳黑、石墨制備，其缺點(diǎn)是易被氧化而失效?，F(xiàn)在地暖市場(chǎng)上常用的碳制電熱元件是由碳纖維或者碳晶制備的發(fā)熱電纜和發(fā)熱膜，如圖6、7所示。電熱采暖陶瓷磚的優(yōu)點(diǎn)是占用室內(nèi)空間少、控溫準(zhǔn)確、采暖系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便。

3 采暖陶瓷磚的結(jié)構(gòu)形式

3.1 陶瓷磚與熱源分體型

這是目前市場(chǎng)上最常見的一種結(jié)構(gòu)，其熱源系統(tǒng)與陶瓷磚相對(duì)獨(dú)立，（嚴(yán)格來說它不應(yīng)稱為采暖陶瓷磚，除非陶瓷磚具有特殊的熱輻射功能）。在施工中首先在需要采暖的地方鋪設(shè)獨(dú)立的水暖或電暖系統(tǒng)，然后再在熱源系統(tǒng)上面鋪設(shè)裝飾材料（陶瓷磚、木地板、大理石等）。以地暖陶瓷磚為例，該類地暖自下而上的各層結(jié)構(gòu)分別是：

混凝土層：鋼筋混凝土樓板；

隔熱層：聚苯乙烯發(fā)泡板（XPS板），用來隔絕熱量向下傳遞（也有采用泡沫混凝土）； 上敷熱反射膜（無紡布基鋁箔材料），阻止向下輻射傳熱；

鋼絲網(wǎng)：固定地?zé)峁芫€，均勻輻射熱量，避免局部溫度過高，水暖一般采用蘑菇板固定；

地?zé)峁芫€：分為地暖管材（水熱，一般為PE-RT、PE-X或PB）或者發(fā)熱材料（電熱，一般為電纜或電熱膜）兩種不同的供熱方式；

填充層：采用砂石混凝土澆制，起到均熱蓄熱作用；

鋪地材料及防潮材料：地暖陶瓷磚。

這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)是裝飾適應(yīng)性廣，不需要在鋪貼施工前提前定做采暖裝飾材料，不僅可用于采暖陶瓷墻地磚，還可用于采暖木地板和大理石。

3.2 陶瓷磚與熱源合體型

該結(jié)構(gòu)采暖陶瓷墻地磚只適合電熱系統(tǒng)，它是將電熱元件通過粘貼、燒附、沉積等方法附著在陶瓷墻地磚底表面上，再采用涂層、有機(jī)材料、無機(jī)材料等附在電熱元件的表面上，使電熱元件與外界隔離，起到絕緣、防水防潮、防腐蝕的作用。比如，先將發(fā)熱電纜或發(fā)熱絲盤繞在兩層絕緣PET薄膜之間，經(jīng)真空熱壓密封、制成所需面積規(guī)格和所需功率的電發(fā)熱膜片，再將發(fā)熱膜片粘貼在相應(yīng)規(guī)格陶瓷磚的背面，按照陶瓷磚-電熱膜片-熱反射材料-電絕緣材料-保溫材料-防水防腐材料的結(jié)構(gòu)順序組裝成電熱陶瓷磚。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)是每塊陶瓷墻地磚都是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)熱單元，如采用并聯(lián)電路，采暖磚可以各自獨(dú)立工作，相互之間的影響很小，鋪貼施工相對(duì)簡(jiǎn)單。

4 采暖陶瓷磚的施工程序

4.1 陶瓷磚與熱源分體類型的施工

以電熱地暖陶瓷磚施工為例：

（1）安裝前，測(cè)試發(fā)熱電纜的標(biāo)稱電阻及絕緣電阻。

（2）在地面上鋪設(shè)專用保溫板，若地面濕度較大，可先鋪設(shè)一層防水膜，再鋪保溫板。

（3）在保溫板上鋪一層熱反射鋁箔。

（4）在反射鋁箔層上鋪一層金屬網(wǎng)，目的是防止安裝的熱電纜被壓入絕熱材料中并起到增強(qiáng)地面抗壓強(qiáng)度的作用。

（5） 根據(jù)事先設(shè)計(jì)的發(fā)熱電纜布置方式從電源接線端開始將發(fā)熱段均勻鋪設(shè)在金屬網(wǎng)上，并每隔一定距離作一次綁扎，發(fā)熱電纜不能交叉重疊。之后用混凝土均勻覆蓋并包住發(fā)熱電纜，（混凝土厚度20 ～ 30 mm左右），最后再鋪設(shè)陶瓷地磚。

4.2陶瓷磚與熱源合體類型的施工

（1）測(cè)量地暖陶瓷磚安裝區(qū)域的面積，進(jìn)行安裝策劃，確定溫控器的安裝位置以及地暖陶瓷磚的鋪貼數(shù)量。

（2）為溫控器和接線盒剔槽：按照安裝策劃圖示的位置將溫控器的位置確定，再將溫控器槽、接線盒槽以及接電源線管槽剔好，最后將溫控器暗盒、接線盒安裝在指定位置。

（3）找平地面：用1：5的水泥砂漿灰找平地面。

（4）鋪貼保溫板和熱反射膜：在找平地面上鋪設(shè)保溫層，保溫層間歇不能大于5 mm，并用粘膠帶把縫隙連接起來，在保溫層上鋪設(shè)熱反射膜。

（5）檢查地暖陶瓷磚的質(zhì)量：1）檢測(cè)地暖陶瓷磚在運(yùn)輸和搬運(yùn)過程中是否有損壞；2）檢測(cè)地暖陶瓷磚線路是否有損壞或短路現(xiàn)象，功率是否符合要求；3）試鋪地暖陶瓷磚，看是否有色差或其他地面缺陷。

（6）鋪貼地暖陶瓷磚：1）鋪貼地暖陶瓷磚的方法和流程與普通地磚基本一致；2）鋪設(shè)地暖陶瓷磚最需要注意的問題是必須保證所有的插接頭內(nèi)不能有砂漿或其他雜物且保證把插接頭擰緊擰實(shí)。

（7）安裝溫控器，將總電源關(guān)掉，把地暖瓷磚連接線與溫控器按照說明書上的要求的方法連接好，并用螺旋固定好。

（8）通電試運(yùn)行和驗(yàn)收確認(rèn)：通電后檢查電源線路，看各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)是否正常，檢查每片地暖瓷磚是否處于工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)運(yùn)行無誤。

5 水熱和電熱陶瓷磚的運(yùn)行對(duì)比

水熱和電熱陶瓷磚的運(yùn)行對(duì)比見表1。

6 新型電暖陶瓷墻地磚（板）

從上述現(xiàn)有的采暖陶瓷墻地磚的多方面特性比較來看，電熱陶瓷磚比水熱陶瓷磚要好。從鋪貼施工和后期使用維護(hù)來看，陶瓷磚與電熱源合體型比分體型要有優(yōu)勢(shì)。

但是，現(xiàn)有的電熱陶瓷磚也還存在一些問題。首先，電暖陶瓷磚工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電磁場(chǎng)，這是其不足之處。電磁場(chǎng)是由盤繞的細(xì)長(zhǎng)的發(fā)熱電纜通電所產(chǎn)生的，只要是線狀或長(zhǎng)條狀的電熱元件，通電后都會(huì)在其周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)。其次，現(xiàn)有電暖陶瓷磚系統(tǒng)中，發(fā)熱元件與陶瓷磚之間夾著有機(jī)絕緣材料、防護(hù)材料和粘結(jié)材料，有些甚至隔著空氣，這就增加了熱傳導(dǎo)的阻力，降低了熱源的有效利用率。

采用陶瓷電熱膜作發(fā)熱材料就可以基本解決以上問題，陶瓷電熱膜具有電熱轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)熱速度快、發(fā)熱溫度高的特性，是一種新型的現(xiàn)代高科技電熱材料。將陶瓷墻地磚與陶瓷電熱膜相復(fù)合，可得到一種新型的電暖陶瓷墻地磚，如圖8所示。初步構(gòu)想是，它可由兩塊陶瓷磚（板）或一塊磚（板）加保溫防水涂層、陶瓷電熱膜、電極、電極引導(dǎo)件、熱反射膜組成，其中陶瓷電熱膜附著在其中一塊陶瓷磚（板）的底面上，電極附著在陶瓷電熱膜上，電極引導(dǎo)件一端聯(lián)在電極上，另一端在陶瓷磚（板）的外表面，熱反射膜覆蓋在電熱膜和電極引導(dǎo)件上，兩塊陶瓷磚（板）或一塊磚（板）與一保溫防水涂層將電熱膜夾在中間，陶瓷磚（板）之間用粘結(jié)劑粘成一個(gè)整體，電極引導(dǎo)件從磚（板）之間或磚（板）與保溫防水涂層的側(cè)面引出。

該新型電暖陶瓷磚屬于瓷磚與熱源合體的類型，電熱膜與陶瓷磚（板）緊密牢固的粘結(jié)為整體，中間沒有粘結(jié)劑等其它物質(zhì)產(chǎn)生熱阻，因此電熱膜所產(chǎn)生的熱量能夠直接傳給陶瓷磚（板），通電后陶瓷磚升溫快、電熱轉(zhuǎn)換效率很高，即熱量的有效利用率很高。陶瓷電熱膜在使用中不會(huì)被進(jìn)一步氧化，功率衰減小，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)30年以上。由于電熱膜呈平面狀平鋪在陶瓷磚的底面上，因此，通電后不會(huì)在周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)，避免了電磁場(chǎng)在某些場(chǎng)合的不良影響。該新型電暖陶瓷墻地磚可以在36 V安全電壓下工作，使用中更無觸電的后顧之憂。

采暖陶瓷地磚的表面溫度一般在20 ～ 35℃比較舒適，采暖陶瓷墻磚的溫度可以高些。對(duì)電熱采暖陶瓷地磚而言，用于室內(nèi)采暖的電功率為40 ～ 80 W/m2，房屋保溫性能好，采暖系統(tǒng)的熱量有效利用率高、取低值、房屋保溫性能差，采暖系統(tǒng)的熱量有效利用率低、取高值。

隨著采暖陶瓷墻地磚的技術(shù)進(jìn)步，可以開發(fā)出專門適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合的電熱陶瓷產(chǎn)品，如住宅、辦公樓、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館使用，畜牧業(yè)養(yǎng)殖場(chǎng)使用，軍事、工業(yè)特殊場(chǎng)合使用等。產(chǎn)品亦可細(xì)分市場(chǎng)，向多元化發(fā)展，如室內(nèi)地磚、室外地磚、內(nèi)墻磚、外墻磚、鋪路磚、天臺(tái)磚、陶瓷瓦等等。