空气源热泵用于住宅地板辐射供暖的实测研究.doc

1 空气源热泵用于住宅地板辐射供暖的实测研究摘要本项目对南京地区一所使用空气源热泵带地板辐射采暖系统的住宅进行了一个采暖期的实测, 获得了房间空气温度、作用温度、热泵运行 COP 、能耗等一系列宝贵的第一手资料。实践证明,系统使用效果良好,室内舒适性极佳。文章介绍了系统运行情况, 根据典型日的测定得到的热泵和地暖系统主要运行参数, 测算了系统的运行费, 给出了辐射面温度与室内空气温度、围护结构内表面平均温度及室内作用温度间的关系, 提出了空气源热泵用于地板辐射采暖系统时的改进意见。关键词空气源热泵辐射供冷暖住宅空调方式 2 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)。 3 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 4 16℃时的热负荷分别为 和 kW ,按建筑面积 160m2 计算,单位面积负荷分别为约 81和 73 W/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~ 70 mm 。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 124 m2 , 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 ,机组配用进口全封闭涡旋式压缩机,功率 。轴流风机功率 。水泵额定流量 ,扬程 15~ 20m , 功率 kW 。热泵机组总功率 kW 。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 120 m2 ) ,总投资约 135 元/ m2 建筑面积。 5 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