基于故障树的家用地暖制热不良分析

程文超，顾洁，谷卫彪，蔡二辉，马凌鹏

（苏州华碧微科检测技术有限公司，江苏 苏州 215000）

随着人们生活节奏的加快，人们对居住舒适度的要求越来越高，长江以南地区居民对冬季室内采暖的需求也越来越大，住宅区、学校、医院、办公区、商场等场合，均逐渐安装了独立的供暖系统，长江以南地区不同于北方地区的集中供暖形式，采暖形式多为小型独立专用的供暖系统，形式主要有电热器供暖、壁挂空调供暖、中央空调供暖、地板辐射供暖等。宁波市鄞州区某居民住宅楼内，用户在装修时采用了地板辐射供暖系统进行室内供暖，据用户介绍，冬季正常使用室内环境温度较低，不能满足冬季取暖需求。

1 情况介绍

该家用地暖采用地板辐射供暖系统进行冬季取暖，系统主要包括热水锅炉、温度控制器、分水器、集水器、毛细管网系统和进回水管。

热水锅炉形式为燃气采暖热水炉，采用市政燃气燃烧加热，器具型号为L1P27-WBN6000-24CRN S5500，锅炉工作具体参数见表1。

表1 燃气采暖热水炉参数表

温度控制器分别安装在起居室、客厅墙壁，分水器集水器组合安装在墙壁，供热管路为6路供热，毛细管网敷设系统和输配管均经地板装饰装修工程进行隐蔽。

2 故障树模型建立

2.1 故障树分析法

故障树分析方法最早来自美国贝尔电报公司，该分析方法是一种运用逻辑分析和推理故障事件的图形演绎方法（Fault Tree Analysis，简称FTA）。故障树图可以针对设备、零部件、系统及生产线出现的某种故障（顶事件）进行逻辑分析，与出现故障相关的基本事件（底事件）逐级关联，能使两者之间的关系表达得更清晰直观，便于找出薄弱环节，能够对复杂系统进行准确高效的故障分析。国家标准GB/T 4888-2009《故障树名称术语和符号》中，对故障树图中使用事件符号和逻辑门符号的名称和意义做出了明确规定，故障树图中常用事件符号和逻辑门符号的意义见表2。

表2 故障树使用的事件符号和逻辑门符号

2.2 故障树模型建立

该地板辐射供暖系统发生的制热效果不良的原因比较多，涉及电热锅炉热效应、温度控制系统响应、分集水器质量、管道流通情况、地板散热情况等，利用故障树将制热不良原因进行梳理，能够简单清晰地表达制热系统不良情况发生的逻辑关系，可以辅助使用人员、维修人员查找原因并提出解决措施，该系统制热效果不良的故障树图，如图1所示，事件的代码说明见表3。

表3 故障树分析基本事件

图1 故障树图模型

3 试验分析与检查

3.1 试验前准备

利用Fluke手持式绝缘电阻测试仪，测量热水锅炉两相电源线的对地绝缘电阻均显示为无穷大，检查热水锅炉未见进水口和出水口管接头，管接头无松动和漏水，关闭所有房间内门窗，热水锅炉连接220V市电。

3.2 锅炉电路检查与分析

通电后运行热水锅炉，将热水锅炉加热功率设置为最大功率。打开每个房间温度控制器，设定温度为28℃，此时，室外温度为12℃。利用Fluke数字钳形表测试热水锅炉电源线电源电流为10A，检查热水锅炉出水管路，出水管路表面温度比进水管路表面温度高，表明该锅炉在220V电压下能够正常进行加热工作。

3.3 分集水器检查与分析

检查分水器和集水器，连接两者的干管均，未见安装过滤器，集水器和分集水器上安装6条支路加热管，从左至右编号为1#～6#。在热水锅炉加热运行10min、20min、30min、40min、50min、60min时，利用Fluke非接触式温度测试仪分别测量分水器和集水器6条管路外表温度，记录数据分别见表4和表5。

表4 分水器支路管道表面温度

表5 集水器支路管道表面温度

图2 分集水器图片

由表3数据表明，热水锅炉开机运行约40min后，分集水器各个支路内水温趋于平稳，表明室内各个房间毛细管网系统发热达到稳定，因此，推出在热水锅炉温度控制器开启后，分集水器阀门能够正常开启，且连接分集水器的进水管和回水管未存在堵塞，热水能够进行流动输送热量。

3.4 室内温度测量

热水 锅 炉 加 热运 行10min、20min、30min、40min、50min、60min时，利用Fluke非接触式温度测试仪分别测量卧室1、卧室2、卧室3、客厅、厨房、卫生间的室内环境温度并与锅炉的温控器显示温度进行对比，结果见图3和图4，热水锅炉温控器与实验室温度计测量偏差可以忽略不计，由此表明温控系统良好。

图3 温度计测量房间温度值

图4 墙上温控器显示值

3.5 地暖管敷设检查与分析

根据故障树图，地暖制热不良原因还与地暖管系统有关，地暖管系统包括预制沟槽保温板、均热层、隔热层等。打开地暖面层检查，发现楼板上安装预制沟槽保温板，预制沟槽保温板上面安装均热层，均热层上敷设毛细管网，毛细管网上部未敷设均热层，经测量发现均热层上部与面层地板间距约20mm，未与面层地板接触，见图5。毛细管网下方的均热层到面层下表面距离太大，均热层不能充分向面层进行热传递，增大了均热层向面层进行热辐射传递时的热量损失，使得地面辐射供暖效果差，影响室内供暖效果。

图5 毛细管与面层局部照片

4 结语

通过利用故障树图分析了家用热水锅炉地暖制热效果不良的因素，得出该地暖制热效果不良的原因为毛细管网下方的均热层到面层下表面距离太大，传热发生损失。