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空气源热泵地板辐射采暖 十年历程回顾之三

2013/05/16

 一、北方寒冷地区为什么用低温热水可以采暖?

 

在回顾之二已经阐述过,目前,通用的热水采暖末端有三种:即散热器(暖气片),风机盘管(送热风),及辐射地板(以下称水地暖)。其中辐射地板采暖用低温热水是可行的,节能的,舒适又安全的。本文将对此进行论述。

首先,讨论可行性。

 

大家知道,采暖末端装置向房间散热,一是取决于散热器表面的大小,二是取决于它与周围环境之间的温差。地板辐射采暖的发热面比暖气片的散热面要大得多。这里将二者散热器作比较。

 

例如,一个20㎡住宅,每平米建筑面积采暖设计负荷为59w,总负荷为1080w,如选用供回水温度为95/70的暖气系统,用标准四柱800mm高的暖气片,至少要8~9片,每片散热面积为0.32㎡,总计不过3㎡。但该房间的地板采暖面积至少也有1213㎡。所以辐射地板的散热面积比一组暖气片大好几倍。这是使采用大面积地板辐射采暖可以降低对水温要求的主要原因。

其次,关于依靠温差散热的问题,风机盘管吹热风及暖气片散热,主要是以对流方式为主,即,以加热室内空气,或推动空气流过其表面被不断地加热为主,而不是靠辐射。但地板采暖则是以对流和辐射两种方式散热,并且是以一个大的辐射热面与人体十分靠近,并与足底直接接触进行导热,这就像采暖的人靠近火炉,或贴靠暖气片的感觉一样,这样的传热量当然就大了。这是可以降低水温的第二个原因。

第二,人所共知,空气被加热以后总是往房顶跑,对流放热的状况就是如此,它总是造成或也是依靠房间上部空气温度高,下部空气温度低,形成对流放热过程,而恰恰人是在房间的下部,所以,人得到热舒适度的满足是以房间上部空气超过所需要温度为前提,也因此,以对流为主的采暖方式使房间的热损失或称热负荷加大,这是使地板辐射供暖

可以使用较低水温达到舒适要求的第三个原因。

究竟低多少呢?我国关于地面辐射采暖的技术规程规定,对于人长期停留的场所,地板表面平均温度不宜超过2426。当房间温度为18时,如果,通常采用的地暖水盘管(有水泥填充层)间距为200250mm,在室外温度为-7.5~-9时(北京地区采暖设计标准),其地暖表面平均温度为24~25,可以满足采暖设计负荷59w/㎡的需要。

而上述水地暖的盘管间距为200mm是合适的,它不宜过小,也不宜过大。前者使施工困难,后者会造成地板填充层或面层温度不均匀的不良后果。

所以,从人体卫生,技术依据都说明在我国北方寒冷地区地板辐射采暖可以使用低于35的供水温度。

 

二、空气源低温水热泵节能和可推广性的再论证——与分体式空调比较:

此前,有文章认为分体式空调即无氟水热交换的空气—空气式冷、暖空调最节能(包括VRV多联机),1995年,由ONM社主编,邸更岩译,科学出版社出版的《小型空调器》一书,给出了日本生产的这种空调器(以风机盘管为末端的分体式空调器),在不同外温下的供热量下降值。

 

1是原书中的图示数据。本文将其数字化列于表1

 

                                                          

1

22002年经中国家电所测试的北京清华索兰环能技术研究所生产的小型空气源热泵热水机组在不同外温下的供热量下降值。

             2索兰小型空气源热泵热水机组供热量下降值

1在不同外温下,小型空调器供热量下降的百分数

外温

在不同室温下供热量下降百分率%

+5

0

0

0

0.12

0.13

-5

0.22

0.26

-10

0.38

0.4

 

 

 

 

 

 

 

2索兰空气源热泵热水机组在不同外温下的供热量

     

外温

出水温度

制热量w

消耗功率(w

C O P

出力下降%

-2

34.3

3832

1913

2.0

23

-7

33.5

3421

1780

1.92

31

-10

32.1

3695

1741

2.12

26

-15

34

2600

1734

1.5

48

注:中国家电所测试数据(2002年产品)

根据前面的论述,地板辐射供暖的供水温度最高35可以满足如北京地区代表的寒冷地区供暖要求。所以,表2中的数据该机组在供暖运行中的节能性,例如在外温-12时的能效比为1.8.完全满足2005年国家颁布的《公共建筑节能设计标准》(DBJ01-621-2005)的相关规定。

比较表1和表2中的数据,可见它们之间相差无几,但是热泵热水机比空调器多了一层氟/水热交换,即多了一层热损失,使供热量稍有下降。而后者的最大优势是它可以作为中央空调系统,并可使用地板采暖节能。