温室效应的表现范例(3篇)
温室效应的表现范文篇1
【关键词】低温辐射供暖;节能效果;散热器散热供暖
【中图分类号】TU551【文献标识码】D【文章编号】1727-5123(2010)03-077-02
Hotwaterfloorradiantoflowtemperatureisenergy-saving
【Abstract】Low-temperatureradiantfloorheatinginpopularity,thisarticledescribestheadvantagesoflowtemperaturehotwater
heating,andthere'sattentiontotheproblem,seriouslythebestwayisstillheating.
【Keywords】Owtemperatureheating;Energysaving;Radiatorcoolingheating
低温地板热水辐射供暖方式的应用已有10多年时间,由于这种供热方式具有较多的优点,现在的住宅工程大量采用发展极快。但是对于节能问题目前认识并不相同,对该供暖方式的节能并没有从严格的实验方法给出节能的实际效果,而大多数只提其有利节能的一面而不利节能的问题而不涉及到。对于节能不利的问题专业人员也存在一些不同看法,现从节能的有利和不利两个方面,把低温地板热水辐射供暖方式与散热器散热供暖方式进行分析比较,客观公正分析探索该方式节能问题。
1地板辐射供暖节能的优势
1.1减小室内设计温度节省能耗。辐射供热不同于对流供热的一点就是并非直接加热室内的空气,而是通过辐射换热加热各围护结构内表面,及室内各物体表面,提高表面的温度,从而达到室内温度均衡的舒服度。据介绍当室内风速小于0.05m/s时,平均辐射温度变化1℃对人体热感觉的影响与空气温度变化1℃时基本相同。但地板供热所产生的平均辐射温度的提高将使人体受到的辐射热减少,在这种情况下要建立同样舒适条件的需要,辐射供热方式比对流供热方式的热效率高,所以室内设计温度可以比其它供暖形式降低2~3℃。
利用低温热水地面辐射供热方式供暖时,热量主要以辐射形式传送,辐射散热量占总散热量50~60%,这种传送方式直接迅速,热量不需要通过任何介质便可传给供热对象,提高了热效率。因此地板供热可以用较低的室内设计温度得到散热器较高室内设计温度相同的供暖效果。室内设计温度的降低,意味着室内供暖热负荷的降低,也即是节省了能耗及资源。
1.2为了节省能耗及资源,地板供暖容易使单户自成系统,只需在水分器旁加装热计量装置,即可实现分户热计量,适应了热供应方式的变革,达到按需供给,实现行为上节能。地面辐射供暖的分室温度控制,要求环路设计,按房间单独布置,分集水器上每个支路设流量调节阀,使每个房间都能达到设计要求流量,从而避免了管长一致,流量一致及超出设计流量造成的过热浪费现象。
采用自动分室温度控制之后,温控系统能自动关闭环路,减少热量损失,可能会节省能耗10%左右。地板供暖智能化,分户计量,自动调温可以实现行为节能。但是该节能方式随着传统散热器供暖系统形式的改变,行为节能的效果也会得到实现。因此该种节能方式并不能看作是低温热水辐射供暖方式比散热器供暖更节能。
1.3可以避免安装散热器的局部无效热损失:通常是散热器沿外墙布置在窗台下,在墙内壁面附近有限局域形成的上升热气流,会影响从窗户渗入室内下降的凉空气,并使窗表面的温度有一定提高。但这种供暖方式往往使散热器背面的墙体温度明显升高。这部分热量往往会通过外墙无味的损失浪费掉。据实验和计算分析,对于不采取保温措施的红砖外墙,散热器背面局部温度升高,导致的无功热损失约占散热器散热量的10%左右。因地板辐射供热不存在这样大的损失。
1.4高度附加热损失要小:根据现行的“地面辐射供暖技术规程”JGJ142-2004中规定的设计要求,人长期停留房间地表面温度下不得高于28℃,采取地面辐射供暖时室温在室内垂直方向的变化规律,地表面温度接近30℃,垂直温度开始降低,在人的呼吸地带达到室内设计温度。在距离地面30cm垂直方向的温度变化不大,采取地面辐射供暖时,辐射供暖地面的温度高于空间温度,由于上部空间温度偏低,因而大大降低了上部空间向外的无功热损失。对于一般的建筑工程,这部分的损失不是很明显,一般不作为考虑。但是对于层高大的建筑空间,差别显得十分明显,应该引起一定注意。
1.5地板材料的蓄热使得热稳定性较好:地扳供热管的上部一般有30~50mm厚度填充保护层,大多数采用C20左右的细石砼,热容量大,楼板也比散热器供暖系统的蓄热量大,因此这种供热方式具有热稳定性较好的优势,尤其是间歇供热情况下室温变化很缓慢,即使关闭热水阀门降低供水温度,填充层的材料蓄热量可使室温保持5~6h。相比较看出对流暖气片供暖一旦关闭暖气阀门,或者停止供热1~2h后,室温会很快降低。应用实践表明,地板辐射供热的蓄热也是具有一定的节能效果,有利于蓄热节能。另外还可以利用低温热水,低温热水地板辐射供热所需水温低,可利用热泵技术,广泛用于地热,空气,污水热量,太阳能等可再生能源和低品位能源。
2地板供热节能的不利因素
2.1小温差大流量增加了运行的能耗:现行的“地面辐射供暖技术规程”JGJ142-2004中对于无坡度的加热管内热媒流速规定不应小于0.25m/s。低温地面辐射供暖水温一般为50~60℃,要保证与房间较好的地面温度均匀,回水温度不宜过低。在房间的热负荷基本相同的情况下,与散热器95/70℃的回水温度相比,地面辐射供暖温差一般只有10℃左右的小温差,如果人为加大回水温差,必然引起流速降低达不到设计要求,因此,对于水温差运行必然引起流速加快。流量G的计算公式:G=0.86Q/(tg-th)
在房间的热负荷基本相同的情况下,散热器的供回水温差25℃,地面辐射供暖供回水温差10℃,这就意味着地面辐射热要比散热器的供暖提高1倍。在热力系统入口处的循环泵电耗将会大大增加,而且消耗的是无污染的电能。
以某生活区域为例,供热面积近50万m2,单位面积热指标65W/m2,采用散热器供回水温度95/70℃,如果改变为低温热水地面辐射热供水温度55℃,供回水温差10℃,计算比较二者水泵电耗:
2.1.1散热器供暖:
供暖总负荷Q=.F×50000=3.25×106J;设计流量为:G=0.86Q/(tg-th)=0.68×3.25×106/(95-70)=112t/h;扬程大概为30mH2O,选择的循环水泵为IS型单级单吸离心泵125-100-315,流量120t/h;扬程为30mH2O,配置的电机功率为15kW。
2.1.2地板辐射供暖:
供暖总负荷Q=95%.F=0.95×65×50000=3.09×106J;设计流量为:G=0.86Q/(tg-th)=0.58×3.09×106/10=265.5t/h;扬程变化不大也考虑取30mH2O,选择的循环水泵为Sh型双吸离心泵8Sh―13A,流量270t/h;扬程为36mH2O,配置的电机功率为37kW,而耗电量增加了1.5倍。
2.2室内外墙内表面温度增高,加大了传热耗能。辐射供暖并非直接加热室内空气,而是通过辐射换热加热各围护结构内表面,及室内各物体表面,从而提高了室内的平均辐射温度。在辐射供温过程中55%以上的热量是通过辐射方式进行的。这样就导致室内物体以及外墙内表面的温度要比室内平均温度要高。同样室内温度,散热器供暖的外墙内表面温度要比辐射供暖的外墙内表面温度低,室内外的传热量与室外的温度,外墙内表面温度有直接关系,而与室内空气平均温度无关。试验分析表明,当室内平均温度为18℃,散热器供暖的外墙内表面温度一般为14℃,地板辐射供暖的外墙内表面的温度为15.9℃,温差接近2℃,会导致热量损失的增加。在相同温度时和散热器供暖的系统相比,地板辐射供暖与室外传热引起的热量损失要大。
2.3双向传热加大底层地面传热量:现在设计应用沩的辐射供暖,基本上是在地板加热管下敷设一层30~40mm厚度的聚苯乙烯板,这样可以减小标准层地板下表面向下楼层的传热,有利于分户控制和分户计量。即使在管下垫了保温板,还是有一些热量损失。整个建筑都设计为地面辐射供暖时,由于向下传热与来自上层地板的散热基本相当,标准层的热损失可以不考虑,但是底层用户向土壤的散热损失要大于散热器供暖的地面热损失。
2.4楼板热桥加大局部传热量:在结构层中由于加热管表面温度一般在50~60℃,会造成楼板层及构造层与外部的连接处出现局部的较高温度,形成为热桥,加大了热损失。尽管标准及规程有要求,第一根加热管与外墙的距离不得小于300mm,使得热损失略微减少,但仍存在热桥现象(效应),增加了局部的传热损失。
综上浅述,通过低温地板辐射供暖与散热器供暖的简单比较,存在不利节能的因素问题,所以低温地板供暖的节能效果与行为节能,分户控制,计量有很大的关系。但是在舒适性方面而言,低温地板供暖有着散热器供暖无法比拟的优势,推广应用前景看好。
参考文献
1“地面辐射供暖技术规程”[S].JGJ142-2004
温室效应的表现范文
【关键词】现代医院;洁净手术室;净化空调系统;运行管理;维护
1绪论
手术治疗已经成为医院治疗病人最重要的方法之一,但是如果手术把握不到位,可能会发生感染,其后果将会给病人带来重大影响,很多医院为了避免这种情况的发生,往往会采取对病人加大抗生素的使用量,然而该方式却给病人带来了较大的伤害。所以,为了减少手术之后的感染率,越来越多医院高度重视对手术过程当中各个环节无菌的控制。伴随医院的现代化,洁净手术室净化空调系统开始进入现代医院,该系统很好地达到除菌的功效。
2现代医院洁净手术室的设计理念
洁净、高效、经济以及无菌环境的全程控制是现代医院洁净手术室的基本设计理念。该设计理念的本质是尽可能的消除感染的可能,确保病人在手术的整个过程当中避免一切外在因素的伤害。现代医院洁净手术室的设计理念具体表现在:一是手术室对细菌的控制把卫生学与工程学两门学科相结合,很好的达到控制细菌浓度的目的;二是手术室对细菌的控制是全过程的控制,包括了各个环节,真正的达到了尽可能切断一切感染源的目的;三是手术室对细菌的控制是区域性、有序、分流的控制,能够有效的防止外部空气的侵入。四是手术室对细菌的控制构建起以手术核心区为中心,以手术切口为保护关键点,让手术各个环节均得到有效保护,发挥了洁净手术室综合保障体系的作用。
3现代医院手术室净化空调系统的类型与构成
根据设备情况,现代医院的手术室净化空调系统主要分为集中式、半集中式以及分散式等3种类型,而集中式净化空调系统是现代医院用得比较多的一种。集中式净化空调系统主要由净化系统与冷站系统构成,其中,冷站系统又为净化系统提供源源不断的冷源或者热源,然后借助冷水或者热水通过表冷器对空调机组的空气实施降温或者加热。净化系统主要由送回风管道系统与空调机组构成。此外,现代医院手术室净化空调系统大多由监控设备、风量调节阀、压力变送器、湿度/温度传感器、加湿加热装置、表冷器、循环风机、空气过滤器等设备组成。其中,空气过滤器在系统当中又划分成高效、亚高效,中效、初效等4个等级过滤,目的是净化处理空气。加湿加热装置与表冷器的作用是调节空气的湿度与温度。循环风机的目的是为了系统提供流动空气。风量调节阀主要目的是控制大小风量。
4现代医院手术室净化空调系统的设计分析
4.1气流组织的设计
洁净手术室是现代医院重要阵地,为此,现代医院对手术室净化空调系统的标准与要求十分高。洁净手术室室内设计相对比较特殊,手术室内部的送风主要从手术台上方往四周散开,并因此而构成气流组织,该气流组织既可向手术台集中送风,满足了手术对气流的需求,保障了手术室净化空调系统的洁净程度,又达到了节能的目的。此外,个别医院对洁净手术室的标准可能不是很高,可同样也可以使用该方法,结合实际情形设计出恰当的气流组织,通常情况下可以采用安装送风装置的形式,同样可以确保手术室净化空调系统的洁净。
4.2手术室净化空调系统形式
应当依照现代医院手术室等级确定净化空调系统形式,并且确定净化空调系统的时侯需注意几点:一是相通的洁净室洁净等级不相同,那么低等级的应当保持相对负压,高等级的应当保持相对正压。二是洁净室相通并且级别又相同,那么需根据需要或者是根据从内往外的气流方向,在2室之间保持略小于0的压差。三是为了预防有害气体的外溢,需将与麻醉室相通的邻房控制在相对负压。四是对跟洁净区相通的非洁净区应当保持不低于10Pa的正压。五是洁净区跟室外相通的区域需保持不低于15Pa的正压。六是在湿度与温度上,夏季的时候应不大于表中的上限值,而冬季的时候则应不小于下限值,跟手术室相通的房间湿度与温度应和手术室一样。
4.3新、排风量的设计
现代医院陆续建立健全了手术室净化空调系统,然而不相同的医院在洁净手术室的标准与要求上也不尽相同,所以对空气洁净程度的要求亦有一定的差异。为破解这个难题,在进行现代医院手术室空调系统的设计时,应当对压差实行控制,在这个控制过程中则需重视手术室净化空调系统新、排风量的设计。尤其设计的时候,需对规格不相同的洁净手术室的新、排风量实施监控,并设置独立的送风装置在不相同的手术室当中,进而很好的确保手术室的洁净程度。
4.4过滤系统的设计
现代医院的洁净手术室通常根据不同手术需要设置有高效、亚高效,中效、初效4个不同等级的过滤系统,以此确保手术室内新风的质量。通过调查显示,尽管很多现代医院采用了洁净手术室,然而高效、亚高效,中效、初效4级过滤系统还未得到推广应用,这在一定程度上影响了洁净手术室内空气的质量。特别当洁净手术室空置时,很多污染空气就会流入手术室内,而当洁净手术室需要工作的时候,就要耗费很多的财力、物力、人力去清理污染空气。所以,过滤系统的设计非常重要,必须根据医院洁净手术室的不同规格来设计4级过滤系统。
5现代医院手术室净化空调系统设计的优化
在设计现代医院手术室净化空调系统的过程当中,需要注意的细节很多。一是关于现代医院洁净手术室内的冷负荷,需综合分析,并设置不同的参数值,运用科学恰当的处理办法,不断提升手术室净化空调系统的洁净功能。二是关于现代医院洁净手术室内的湿负荷,多数洁净手术室内的湿负荷均来源于医院的工作人员自己且湿负荷的大小值相对较为稳定,一般情况下,医院工作人员进行清洗时自身仍旧附带有较多的湿负荷,所以设计医院手术室净化空调系统的时候,可以运用部分降湿仪器。三是关于送风精准的控制。在设置送风的时候,为确保手术室净化空调系统的风量达到精准控制,需在送排风系统当中安装对应的风量仪器。四是关于设计时需综合考虑手术室净化空调系统的方方面面,既需较好的完成温度的控制、空气的净化等工作,又需较好的确保工作实效,并且需充分考虑净化空调系统设计的难易程度以及如何避免净化空调系统工作当中有可能出现的错误性操做。五是关于手术室净化空调系统的维修问题,需要定期对系统部件进行检修,及时更换,确保系统处于最佳的运行状态。
6现代手术室净化空调系统的管理及维护
现代手术室净化空调系统的管理及维护是日常中的一项重要事情,只有管理好、维护好才能为洁净手术室提供一个良好的环境。根据我国卫生部《医院空气净化管理规范》(WS/T368―2012)的要求,并结合我院空气洁净设备的维护情况,针对手术室在日常的运行管理与维护过程当中碰到的问题对净化空调系统进行分析。
(1)在调节手术室内的湿、温度的时候波动的范围比较大,难以满足手术室规定的标准和要求。
原因分析:一是控制的方式比较落后。比如夏天的时候由于除湿不够彻底,造成手术室内的温度降得比较快,致使实际的温度超过标准,应当先降温再进行除湿工作。二是对温度与湿度实施调节控制的过程中,进行调节的次序比较混乱。三是新风系统带来的流动空气并不能有效的对温度和湿度进行处理。
解决对策:对于新风系统应当加装温度与湿度控制调节装置,加装定风量阀,还需对工作人员做好相关培训工作。当对湿度与温度进行调节的时候,应当先是湿度然后是温度。针对洁净手术室内的变频器、传感器进行实时的监控的时候,应当第一时间掌握系统有效信息,并作好控制管理工作。
(2)手术室内的风压偏高,每个分区的气流压力与流向分布不够科学合理,导致室内正压的不够稳定。
原因分析:手术室层流净化空调的送风系统的阀门控制出现了故障。
解决对策:检查各个定风量阀门是否正常,包含检查系统排风支路与新风支管等的自动调节阀与手动调节阀是否正常。与此同时,倘若发现排风量或者调节回风等的压差变化不甚明显,那么需采取调节回风量到最大限度,调整新风支管的定风量阀门,在压差允许变化的范围以内进行平顺调节。
(3)手术室内在夏天时的湿度偏高
原因分析:夏季气温后,外界空气的湿度普遍较高,当净化空调系统进行送风的时侯,需除去新风的湿度,尽可能的将手术室内空气的湿度保持在40%至60%左右。
解决对策:加大氟表制冷设备,对新风实行除湿降温,把温度尽可能的控制在大约l8摄氏度,当混合了回风以后,需要做二次除湿降温,当湿度控制达到合理范围以后,需要对空气实行加热,确保室内温度在各区间达到要求。通常情况下,当冷冻水温度控制在7摄氏度以下的时侯,空调机组具有较好的降温能力,这个时候,手术室里边的湿度、温度均可控制在合适范围。
(4)关于净化空调系统的维护清理
现代医院层流洁净手术室在最初第一次使用的时侯应当让其连续运行超过过二十四小时,经过空气培养两次达标以后才可以正式投入运行,运行以前还应当对各个科室的工作人员进行学习培训,让每个人熟练了解并掌握现代医院层流洁净手术室应当注意的事项。当需要进行手术,应当在手术一小时以前运行净化空调系统,并清洁物品表面与地面,当手术以后继续运行半个小时,以确保手术室内的空气质量。净化空调系统需安排专业人员定期与不定期进行维护,遵循设备的使用说明进行保养与维护,并制定运行手册,有检查和记录,尤其包括空气处理机组、新风机组定期检查,保持清洁;过滤器的更换与清洗等。其中,新风机组粗效滤网宜每2天清洁一次;粗效过滤器宜1月―2月更换一次;中效过滤器宜每周检查,3个月更换一次;亚高效过滤器宜每年更换;末端高效过滤器宜每年检查一次,当阻力超过设计初阻力160Pa或已经使用3年以上时宜更换;排风机组中的中效过滤器宜每年更换。与此同时,定期检查回风口过滤网,宜每周清洁一次,每年更换一次,如遇特殊污染,及时更换,并用消毒剂擦拭回风口内表面。除此之外,严格控制手术室内的湿度与温度,温度应当保持在24摄氏度到26摄氏度,湿度应当保持在相对40%到60%左右
参考文献:
[1]胡伟.医院手术室净化空调系统管理及维护要素的探讨[J].中国医学装备,2008(12).
温室效应的表现范文
关键词空气源热泵辐射供冷暖住宅空调方式
1引言
南京地处长江下游、夏季湿热、冬季潮冷,低于5℃的有60多天。在计划经济时代,划为非采暖区。不设采暖空调时,冬季室内温度低于热环境卫生学下限标准,影响工作、生活以至人体健康。近年来家庭多采用冷暖空调的方法,舒适性差,能耗高,各房间温度不均匀。对于房间多、建筑面积大的住宅及别墅,则多台空调难于合理布置,惟有增加投资、牺牲部分建筑空间,采用住宅中央空调系统。南京的情况在长江中下游地区及至整个冬冷夏热地区有代表性。住宅空调采暖方式的多样性是老百姓的现实需求,是市场的呼唤,也是暖通空调工作者义不容辞的职责。
辐射供暖因其节能、舒适,不占用室内使用面积等突出特点,已在北京地区获得大面积应用。但若要在南方地区推广应用,最好能同时解决夏季供冷问题。换言之,首先要面对热泵作热源带地板供暖的效果和技术经济性问题。由于空气源热泵在南京地区的成功使用有不少先例(当然,不是作为地板供冷暖的冷热源),加之作为家用设备,要综合考虑设备价格、质量、运行费等因素,为便于推广应用,恐怕首选还是空气源热泵。所以在本项目中,选用国产空气-水热泵机组(热泵式冷热水机组)。
2实验住宅概况
实验住宅位于南京市东郊新建的仙林地区大学城,依傍仙鹤山麓,空气清新,风景秀丽。由于位于市郊,冬季室外温度低于市区。该住宅为一跃层公寓楼房,位于五偻。总建筑面积约160m2。图1为底层住宅平面图。为使来方者实际体验地暖效果,楼下地面铺设地砖,路层地面铺设复合木地板。考虑到夏季供冷时地面可能结露以及地冷暖的效果,大多数家具选用带"腿"的,或垫胶皮使其离开地面。
图1实测住宅底层平面图
该住宅位于公寓楼的东端,东、南、北三面外墙,由于南京市尚未推广执行节能标准,外墙均为24墙,未加保温材料。窗户均为单层玻璃塑钢窗。为了使跃层好用一些,装修时在屋顶室内侧贴装了20mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板。
3地板采暖系统及热泵机组
由于该住宅邻室和楼下尚未有住户入住,故皆按不采暖房间考虑。负荷计算结果表明,室内设计温度取18℃和16℃时的热负荷分别为12.9kW和11.7kW,按建筑面积160m2计算,单位面积负荷分别为约81和73W/m2。
地暖管采用进口生产线及进口原料、国内生产的交联聚乙烯(PEX)管,管径DN16,管间距25~35mm,沿外墙处密,内区疏。为便于调节,楼下分5个回路,跃层3回路,可通过供回水集水器上的阀门进行开关。采用双回路布置方式以尽量均匀地面温度。各回路管长基本一致,以便阻力平衡,水量均匀。管底铺20mm厚苯板,填充层30mm厚碎石混凝土,找平层约20mm,国上地砖,约60~70mm。系统中加装了压力表、流量计,热泵机组单独安装了电表,用来进行实测、统计和运行控制。
为了做使用效果的实测对比,在楼下和跃层各关闭一个房间的水阀,实际采暖面积约124m2,16℃采暖负荷约9kW。采用国产的分体式风冷热泵冷热水机组,额定制热量9.7kW,机组配用进口全封闭涡旋式压缩机,功率3.08kW。轴流风机功率0.1kW。水泵额定流量2.2m3/h,扬程15~20m,功率0.37kW。热泵机组总功率3.55kW。
设备初投资:热泵机组约12000元,地板管约8000元(除去前后阳台、浴厕的浴缸、大便器、厨房的橱柜等部位以外,实铺地板管面积约120m2),总投资约135元/m2建筑面积。
4热泵运行情况
由于2001年末的暖冬现象,11月份需采暖天数不多,所以实测主要集中在12月中下旬,该时段室外最低温度-5℃。一般最低温度在-1至2℃之间。为了实际了解运行效果和能耗情况,运行方式按常规意义上的连续运行和"分时段连续运行"两种。连续运行时,机组日夜,根据出水温控制开停,设定温度上限分别定为45℃和40℃。由于负荷大,水温下降快,地板采暖对水温又不敏感,为避免频繁开机,温差调节幅度调至10℃,实际运行中开机与停机时间比大体为1.5:1。15min内水温可上升10℃,停机后10min左右水温下降10℃。一般连续运行时,即使采用上限温度40℃的水,室内空气温度可达18℃以上。相对湿度仍保持50%~60%之间,舒适性极佳。
"分时段连续运行"即视室外温度情况每天连续开机6~12h,晴天、外气温度高时开机时间短,阴雨天或室外温度低时的时候,增加开机时间。南京地区尚未衽分时电价,所以一般在白天外气温度较高、相对湿度较低的时段开机,热泵运行效率较高。此时客厅室内最高温度可达15~18℃,至第二天开机前最低温度13~16℃。书记因外墙比例大,温度比客厅低1℃左右,阁楼低2℃左右。由于建筑围护结构蓄热作用显著,楼下室内空气温度波动一昼夜仅为2℃左右,阁楼温度波动2~3℃。短时间开窗通风对室内温度基本无影响。人穿厚毛衣、线袜、拖鞋,即使静坐亦无冷感,舒适性强。睡眠中从被子里伸出胳膊或简单空衣起夜也无特别冷感。
为了统计能耗,进行了不同运行模式的测试、统计,测定时关闭了楼上西侧房间和楼下东北侧房间(餐厅)的地板管,以供温度对比。地板管实际供水建筑面积约124m2。
分时段连续运行时,每天机开6~12h,日耗电量约20~40kWh,平均耗电量3.25kWh/h。以平均日耗电量30度计,月耗电量900度,南京电费较高,0.52元/度,900度计为468元,采暖期3个月,总共花费1400元,即每m2建筑面积采暖期耗电7.3kWh,电费约11元。由于地暖蓄热性能好,在目前未实行峰谷电价时,白天高温时段开机,提高机组COP;若实行分时电价,完全可在低谷电价时段开机,进一步降低运行费。
24小时连续运行时,控制水温30~40℃之间运行(设定温度40℃,温差10℃),统计日室外温度-3至7℃,相对温度23%(15:00h),至64%(8:00h)。24小时耗电约72kWh,按此计算,每月电费1123元,整个采暖期(90天)3369元,即每平方米建筑面积采暖期耗电约52kWh,电费约27元。实际由于南京地今年冬天出现相当长时间暖和天气,根本不用采暖,实际电费远低于上述值。
冬季运行,宜大温差、小流量。由于该热泵系为家用中央空调设计,水泵流量扬程均偏大,将总流量调至20L/min时,温差为6~7℃,水温上升明显加快,热泵制热量加大;但进一步调小流量时,热泵因高压保护而停机。此时8个分环路全开时,地板管内水流速为0.37m/s,关闭两路支管后流速为0.48m/s,阻力损失分别为229Pa/m和369Pa/m。通过实测进出水温差、水量,可以算得热泵日平均制热量,又通过安装的电表得到了日耗电量,由此可算得热泵冬季运行日平均COP。典型日热泵运行参数见表1。
热泵运行参数表1统计时间室外天气热泵运行时间
(h)循环水量
(L/min)水平均温差
(kWh/h)平均耗电量
(kW)平均制热量
(kW)平均COP
1月22日晴,7~-3℃8:00至翌日10:00206.43.218.932.78
1月25日小雨,7~3℃9:00至日22:00206.53.449.072.64
1月17日阴转雪,5~-1℃10:00至21:00205.12.777.122.57
5围护结构内表面平均温度与作用温度
为了研究热泵-地板采暖使用效果和运行规律,对该住宅进行了围护结构表面温度和室温的实测。围护结构表面温度用ST60非接触测温仪(美国制)测得,室温和室内相对湿度用HMP46型温湿度计(芬兰制)读取。一般在白天每3~4小时测定一次。
表2为2002年1月22日实测数据。当日天气晴,室外温度7至-3℃。热泵在前一天晚上停机,22日上午8时开机,表中三组数值分别为书房、卧室和餐厅的测定值。每组中4列数值的测定时间分别为8:00、12:00、15:00和21:30。为了作采暖和不采暖房间对比,餐厅的地板管环路关闭,可以看出,北窗内表面温度随室外气温有较大波动,(东、北)外墙温度有一定波动,内墙和室内温度变化很小。而书房和卧室随着地面温度的升高,围护结构内表面温度和室温都有明显上升。为了进一步研究各温度变化关系,作出了图2、图3的曲线。根据文献介绍,在室内风速很小时,作用温度可认为等于围护结构表面平均温度和室内空气温度的平均值,即:
(1)
式中:围掮结构内表面平均温度采用面积加权平均温度:
(2)
式中:Ai为围护结构i元素的面积权重系数,ti为对应元素的表面温度。
地板温度与其余围护结构表面温度及室内空气温度关系表2
地面温度
(℃)屋顶温度
(℃)东墙温度
(℃)西墙温度
(℃)南墙温度
(℃)北墙温度
(℃)窗温度
(℃)室内温度
(℃)
14.611.810.714.49.912.45.913.2
19.412.210.614.610.815.912.215.1
20.912.913.314.812.013.411.415.6
22.414.612.716.314.314.69.216.3
15.914.314.612.912.115.27.215.1
20.914.715.213.812.815.116.316.2
21.815.215.914.213.415.414.916.5
23.715.415.914.715.417.88.217.3
9.412.08.29.710.18.12.911.1
9.211.97.79.610.17.76.111.1
9.612.16.910.210.67.77.411.3
9.813.28.39.910.88.34.811.5
注:表中第1、2、3组数据分别为书房、卧室和餐厅温度。
图2空气温度、围护结构内表面平均温度及作用温度与辐射面温度关系(书房)
图3空气温度、围护结构内表面平均温度及作用温度与辐射面温度关系(卧室)
由图2和图3可以看出,虽然辐射面温度升高,室温和围护结构内表面平均温度升高。当辐射面温度较低时,作用温度值与二者有一定差值;当辐射面温度升高到一定值之后,三者趋于一致。比较二图可以看出,外墙较少(或围护结构保温好)的房间,作用温度与室内空气温度的差值较大。由于目前空气-水热泵主要是带风机-盘管的,应加以改进便于地板供冷暖使用。主要需改进地方有:(1)融霜控制亟待改进。按热泵出厂时设定参数,融霜频繁,水温上不去。当然自行调节设定参数可大大改善运行效果,但对大多数用户来说,这一要求不太现实。(2)水泵不匹配。如本例中使用水量1.2m3/h,阻力损失约0.04MPa。而所用水泵额定流量2.2m3/h,扬程15~20mH2O(约0.15~0.2MPa)。辐射供冷暖热泵配用水泵可大大减小流量和压力,进而减少水泵功耗。(3)机组噪声过大。
6初步结论
(1)就冬季运行而言,适当设计选用的热泵冷热水机组加地板采暖用于该地区无论就技术性还是经济性而言,完全可行。其舒适性、温度均匀程度,都是其余采暖方式不可比的。
(2)为减少初投资,地板供暖机组选用不必留较大裕量。
(3)较之锅炉及城市热网供水,热泵水温低。在负荷较大情况下水温及地板温度上升较慢,所以要求室内24h保持室温恒定的,适合使用连续采暖。此时可根据供不温度控制机组开停,由于水温下降快,地板采暖对水温又不敏感,为避免频繁开机,温差调节幅度应加大。
(4)由于热惰性大,当使用要求不高时,也可以在适当时段每天连续开机一定时间,例如上班族可以在临上班前开机。还可以使用定时控制,在白天高温时段开机既满足使用要求又提高机组COP。
(5)采用电费峰谷差价的地区,可以在夜间开机蓄热,白天关机后室温可体质在满意的温度范围内。
参考文献
1王子介,地板供暖及其发展动身,暖通空调,1999,29(6):35~38
2王子介等,地板国徽供冷及地热空气源热泵可行性研究分析,全国热泵和空调技术交流会论文集。2001,258~265。