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长江流域热泵-壁挂炉复合供暖系统

作者:网站管理员 来源:本站原创 日期:2013-4-25 10:26:53 点击:1969 属于:行业新闻
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:本文根据长江流域的实际情况,阐述热泵-壁挂炉复合供暖的系统方案。选用低温空气源热泵和单暖壁挂炉相结合,可以使低温热水地板辐射采暖的机能达到最优化,弥补温室效应带来的冬季气温恶劣变化。

摘要


 

枢纽词:长江流域  复合供暖


 

Ⅰ 前言


 

进入二十一世纪,人居环境的逐渐改善和人民糊口质量的进步,公共建筑和住宅的供热已成为普遍的需求,冬季采暖已不再是北方所独占,造成建筑能耗占全社会总能耗的比例很大且持续增长。据统计,2001年中国建筑能耗已达到3.76亿吨尺度煤,占总耗能的27.6%,年增长比例是50%。


 

跟着全球温室效应的日益明显,以天气变暖为代表的全球性环境题目已越来越受到关注。过去44年长江流域年均最高温度和最低温度都呈现了不同幅度的明显增长,尤其以冬季均匀最低温度的上升非常凸起。


 

根据天气学上对冬季的定义,均匀气温低于l0℃的季节为冬季,则长江流域地区的冬季一般始于11月底,终于次年3月;其中完整的冬季月份为12月和次年1月、2月。通过对长江流域56年来的重庆、宜昌、武汉、南京取样分析,最高的重庆均匀冬季气温约为5℃,最低的宜昌均匀气温为1℃,且极端前提下可以达到-5℃。


 

由此分析可知,长江流域大部门地区,冬季温度普遍较低,空气湿度大,在这种天气下,人体热量损失加速,使人体感到非常严寒,尤其是白叟、女士、小孩等体质弱、抵挡力差的人群更轻易引发疾病。跟着城市发展以人为本的理念,冬季采暖越发有必要性,在国家倡导绿色经济,环保节能经济下,怎样利用有限的再生能源公道的采暖,将引发人类的深思?


 


 

 


 

Ⅱ 低温热水地板辐射采暖简介


 

低温地板辐射采暖系统是通过埋设于地板下的加热管,平均地从地板向室内辐射热量,辅以对流散热方式,使地面温度逐步升高到18~32℃,而实现房间供暖的一种采暖方式。


 

低温热水地面辐射供暖一般由热源、热水管网、分水器、加热管、集水器、绝热层、填充层、找平层、面层等组成。热水管网指室内输送热源的供、回水管。分水器是在热水系统顶用于连接各路加热管供水管的配水装置。加热管是通过热水轮回,加热地板的管道。集水器是热水系统中,用于连接各路加热管回水管的装置。绝热层是用来阻挡热量传递,减少无效热耗的构造层。填充层指在绝热层,用以保护加热设备并使地面温度平均。找平层是在垫层或楼板面长进行抹平找坡的找平层。面层一般是室内地板的装饰面。


 


 

 低温地板辐射采暖系统将低温热水送入埋设于地下的加热管路,及加热盘管或者其它的散热体内,将地面加热。被加热后的地面放射出8μm~13μm的远红外线,加热地板附近的空气,被加热的空气再将能量传给围护结构,使地板、墙体的温度升高,整个传热过程主要以辐射换热为主,辅以对流方式换热。其主要长处有:


 

⑴高效节能。低温地板辐射采暖所需的供水温度比较低(一般约为35℃~50℃),与低焓热能相适应。因而,低温地板辐射采暖方式为太阳能、空气能源的直接利用开辟了广阔的市场。同样恬静前提下,低温热水地板辐射采暖的室内设计温度比对流散热器采暖的室内设计温度低2℃~3℃。这就说明地板辐射这种采暖方式节省采暖能耗。


 

⑵恬静、健康、环保。低温热水地板辐射采暖的空间温度分布平均,地面有效温度高于呼吸线空气温度,形成独特的微天气前提,空气温度在垂直方向上轻微成负的梯度,为人们提供一个“足热头寒的恬静环境,符合人体生理学调节的特点。地板辐射采暖地面构造层增加了地板的厚度,有利于隔声,噪声干扰大大减少。


 

⑶节省使用面积。因为地板辐射采暖加热构件埋于地面以下,与建筑结构相结合。主要房间地面上没有任何管道设备,不占用房间和地面的有效面积。


 

⑷热源选择范围广。因为低温地板辐射采暖采用低温热水,故可以有效地利用多种低温绿色热源。


 

Ⅲ 热泵-壁挂炉复合供暖方案探讨


 

复合供暖采用低温空气源热泵为主、燃气单暖壁挂炉为辅的供暖形式。因空气源热泵是一种清洁可再生的绿色能源,受环境温度的影响较大,在经济答应的前提下尽可能选择适应温度较低的空气源热泵,并让空气源热泵加热多方面应用,冬季采温暖提供糊口热水、其他季节提供糊口热水。


 

供暖方式是整个复合供暖系统的核心,传统的散热器供暖要求供回水温度高,而此复合供暖系统因利用可再生的空气热源,受最高加热温度的限制,其供回水温度究竟有限,而低温地板辐射采暖的供回水温度为50℃/40℃。所以采用低温地板辐射采暖可以使空气源热泵加热的热水热量利用率达到最高。


 

复合供暖系统主要由空气源热泵组件、储热水箱、单暖壁挂炉、糊口热水供给水路和采暖热水供给水路组成,受中心控制器所控制。其方案示意图如下:


 


 

1、糊口用水点;2、中心控制器;3、空气源热泵组件;4、壁挂炉加热盘管;5、设定温度探测器;6、加热温度探测器;7、防腐镁棒;8、热泵加热盘管;9、安全泄压阀;10、膨胀水箱;11、轮回水泵;12、电动三通阀;13、单暖壁挂炉;14、供暖温度探测器;15、分水器;16、地板辐射加热管;17、集水器;
选用在-15℃的气温前提下能正常制热,且制热能效比>2.0;在-15℃的气温前提下其制热量的衰减小于35%;最高出水温度可达65℃的低温空气源热泵。因复合供暖系统带有储热水罐,可以知足糊口用水的需求,选择单暖壁挂炉。为使供暖热水在地板辐射加热管中有足够的换热时间,轮回水泵尽可能选择小流速大流量水泵。


 

⑴糊口热水供给


 

系统运行,由储热水罐冷水进口灌水,将储热水罐注满水。设定需要加热的温度t0,此时储热水罐中部的加热感温探测器开始工作,检测储热水罐设定温度t0与储热水罐中部的加热感温探测器温度t1的温差△t。当△t>5℃时,系统达到启动温度差,空气源热泵组件中的压缩机启动,热泵工质吸收空气中的热能后,进入储热水罐底部的热泵加热盘管相变开释热量,热泵加热盘管开始对储热水罐里的水进行加热。当加热感温探测器温度t1≥设定温度t0时,系统休止轮回。若空气源热泵提供的热负荷能知足用户需求即加热温度t1能达到设定温度t0时,由空气源热泵提供糊口用水所需要的热量,此时不需要启动壁挂炉进行加热。若空气源热泵提供的热负荷不能知足用户需求即加热温度t1持续较低时,启动壁挂炉,通过储热水罐中部的壁挂炉加热盘管对水进行加热,当加热感温探测器温度t1≥设定温度t0时,壁挂炉休止运行。


 

⑵低温热水地板辐射采暖


 

采暖时,轮回水泵启动,储热水罐里的热水,通过供暖系统,在加热盘管内轮回活动加热地板,通过地面以辐射和对流的方式向室内供热,加热室内的物体和空气,在室内形成一个交互的辐射场,辐射换热量通常占总换热量的50%以上。当采用地板辐射采暖时,因为维护结构内表面温度的进步,室内均匀辐射温度也会升高,因此将室内设计温度适当降低2~3℃,仍可得到同样的热恬静效果。占有关资料知,室内设计温度每降低1℃可节能10%左右。再者,地板辐射采暖较传统散热器采暖的供水温度低,加热水消耗的能量少,且热水在传送过程中热量损失也少。


 

设定供暖需要加热的温度t2,此时供暖感温探测器开始工作,检测设定温度t2与供暖实际温度t3的温差△t1。当△t1>5℃时,系统达到启动温度差,单暖壁挂炉中的轮回水泵启动,储热水罐里的热水,通过供暖系统,在加热盘管内轮回活动加热地板,通过地面以辐射和对流的方式向室内供热。当供暖温度感温探测器温度t3≥设定温度t2时,系统休止轮回。若空气源热泵提供的热负荷能知足用户供暖需求即加热温度t3能达到设定温度t2时,由空气源热泵提供供暖热水所需要的热量,此时不需要启动壁挂炉进行加热。若空气源热泵提供的热负荷不能知足用户供暖需求即供暖实际温度t3持续较低时,切换电动三通阀,启动壁挂炉,通过壁挂炉加热提供供暖所需要的热量,当房间感温探测器温度t3≥设定温度 t2时,壁挂炉休止运行。


 

Ⅳ 经济性分析


 

目前长江流域没有实行集中供暖,如需供暖一般是采用壁挂炉和电加热器,而市场上这些热能设备的种类较多,价格波动较大。在此以南京地区为例,对采用复合供暖、单壁挂炉供暖、电加热器供暖进行能耗分析。


 

以一个100平米建筑面积的尺度层普通多层住宅为例,冬季室内设计温度为:18℃,室外计算温度为:-2℃。客、餐厅面积为:27m2;主卧面积为:15m2;次卧面积为:13m2;书房面积为:10m2;厨房面积:6m2;主卫生间面积为:6m2;次卫生间面积为:4m2;阳台:4m2


 

采暖热负荷的估算方法:


 

Qn=a*qn*V*(tn-tw)


 

 Qn—采暖热负荷 W


 

 tn—室内空气温度


 

 tw—室外供暖计算温度


 

 V—建筑的体积


 

 qn—根据建筑的保温情况宜取04~0.7


 

 a—修正系数,请参考下表


 


 

Qn=a*qn*V*(tn-tw)


 

  =2.46*0.55*100*3*(18-(-2))


 

  =8118W


 

选用的低温空气源热泵输入功率0.81kKW、制水量60L/h、制热量2.8kW、容量200L。低温空气源热泵可以提供30%的供暖负荷,壁挂炉承担70%供暖负荷。


 


 

由表可以看出,热泵-壁挂炉复合系统的热效率高于其他两种能源,且提供相同热量时运行用度最低。


 

Ⅴ 结语


 

⑴在长江流域,该系统全年大部门时间可以由空气源热泵提供糊口热水,冬季采暖时空气源热泵又能起到辅助加热的作用,充分的利用了可再生、绿色能源,从而减少了电能和燃气的高品位能源消耗。


 

⑵与普通壁挂炉和电加热器比拟,热泵-壁挂炉复合供暖系统热能源利用率更高,产生相同的热量时运行用度更低。


 

⑶糊口用水和采暖供水的有机结合,使可再生、绿色的空气能利用率达到最大化,减少了CO2 有害物质的排放量,符合国家倡导的绿色经济,环保节能经济。


 

参考文献
[1]我国学者发现长江流域极端温度时空分布特征.2005
[2]吴凤海.低温地板辐射采暖系统的特点及传热分析.2010
[3]张学著.浅谈热水地面辐射供暖.2008

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