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地板空調的研究
發布時間:2016-11-15 14:47:40    瀏覽1333次

1 研究背景 

        地板空調的概念是在50年代末被提出的。地板供冷以輻射降溫為主,可以減少人體對流散熱,提高輻射和蒸發散熱以增強舒適感。但對這一想法進行系統的研究和真正付諸實施主要是在80年代以后。相對于吊頂而言,地板輻射供冷把通有冷水的盤管敷設在地板內,降低了整個施工過程的難度,從而大大減少該系統的一次投資。 

        當今社會,在暖通空調領域,節能和環保在其中的應用已成為國內外學者研究的重點。清華大學江億院士指出,“將排濕和排除污染物的任務與排熱的要求分別處理,應該是未來綜合解決熱濕環境和空氣質量的空調系統應考慮的方式”。在這種情況下,我們對地板空調的發展情況進行了研究,并提出了一種熱濕獨立處理的地板空調系統,以解決地板空調中現存的一些問題。 

  2 地板空調的現狀 

  2.1地板空調的工作原理 

       地板輻射供暖是一種先進的供暖方式,其工作原理是往鋪設的地板或地磚下的采暖管環路通入循環熱水或直接鋪設發熱電纜(目前已出現新型的發熱板),從而加熱地板,熱量通過大面積的地面,主要以輻射的方式向地板以上的空間溫和而均勻散發,使人體感受到熱照和空氣溫度的雙重熱作用。是一種溫暖舒適,衛生保健,節能環保的理想供暖方式。 

  2.2地板空調的組成 

       地板空調系統主要分三部分:室外地能換熱系統、水源熱泵機組和室內采暖空調末端系統。其中水源熱泵機主要有兩種形式:水-水式或水-空氣式。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞,水源熱泵與地能之間換熱介質為水,與建筑物采暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。 

  2.3地板空調供熱 

       地板空調的供熱熱源一般有空氣源、水源、地熱和太陽能。其中 利用空氣作熱源的熱泵,稱之為空氣源熱泵??掌慈缺糜兇龐憑玫睦?,而且其安裝和使用都很方便,應用較廣泛。但由于地區空氣溫度的差別,在我國典型應用范圍是長江以南地區。在華北地區,冬季平均氣溫低于零攝氏度,空氣源熱泵不僅運行條件惡劣,穩定性差,而且因為存在結霜問題,效率低下。地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式,它是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源,冬季把地能中的熱量取出來,供給室內采暖,此時地能為熱源。 

  2.4地板空調供冷 

        一般認為,地板供冷的冷水溫度應控制在16~18℃,水溫太低時,會導致地面結露,同時會使腳部感覺不舒適。此時,依環境溫度的不同可使室溫降低3~5℃。 

  地板空調常用冷源有以下幾種:①由于地板供冷采用17℃左右的冷水,所以有井水或地下水可用的,價格特別低廉。②熱泵,由于可制冷/熱,特別適合地板冷/暖系統,且使用可靠,80%以上的系統采用熱泵作冷源。大多用空氣/水熱泵,有時也使用水/水或制冷劑/水熱泵。③工藝過程中產生的溫度適合的水。 

  2.5地板空調的優點 

        溫暖舒適的感覺首先來自人的足下,深冬季節赤腳走在地板上的感是非常美妙的,同時地板暖和可促進腳部血液循環,有益健康,并且均勻的熱輻射可以避免空氣的強對流而楊塵,使居住環境更健康。地板空調的室內溫度較低,熱損失少,節約能源,比傳統采暖節能6%-12%而且蓄熱性能好,停止供暖后,可保溫幾個小時。 

  2.6地板空調的不足 

        地板“結露”問題是地板空調推廣的瓶頸,不少學者針對次問題進行了較多的研究,如置換通風系統(DVS)、地板送風(UFAD)、獨立新風系統(DOAS)等,但對于濕度較大的地區,如南京、安徽部分地區,該系統并不能從根本上解決“結露”問題,從而限制了地板輻射供冷的推廣和應用。 

       另外,空調負荷的處理問題也使地板空調的能耗大幅度增加。從負荷變化的動態角度來看,如果按照基本不變的潛熱顯熱之比處理, 當動態的熱濕負荷之比與規定比例不符時, 一般是優先消除顯熱負荷, 于是導致室內相對濕度與設計值相比或大或小。相對濕度過大, 人體容易感覺不舒適; 相對濕度過小, 處理新風的能耗增大, 造成不必要的能源消耗。 

  3 熱濕獨立處理地板空調 

        該系統是一種新的空氣處理系統,運用熱濕獨立處理的思想,將一臺熱泵機組與一臺制冷機組聯合起來,解決以上地板空調的現存問題。 

  3.1熱濕獨立處理地板空調的工作原理 

        地板空調熱濕獨立處理系統將熱負荷與濕負荷單獨處理。夏季,熱泵機組承擔室內的大部分顯熱負荷,制冷機組則承擔部分先熱負荷以及潛熱負荷。由于熱泵機組的負荷減少,故可以適當提高地下盤管的供水的冷水溫度,從而使地板溫度始終保持在該溫度下的露點溫度以上。該系統將除濕的過程引出室外,即在制冷機組中以冷凍除濕的方式進行。為了減少能量消耗,采用循環風的形式,將新風與回風按一定比例混合,經制冷機組處理后從吊頂送入室內。 

  3.2 熱濕獨立處理地板空調的特點 

        本系統創新性地將制冷機組與熱泵機組聯合起來運用,實現熱濕獨立處理的人性化獨立控制,使室內環境處于一個更高的水平。并且,本機組的制冷系數和制熱系數在5左右,大大減少了能量耗散。 

        本系統因為采用熱濕獨立控制系統,熱泵機組的蒸發溫度升高,有效解決了地板空調的結露問題。而且本系統將生活蓄水箱與熱泵機組相連,收集機組的冷凝熱,提供生活用水,減少了熱污染,一定程度上改善了城市的熱島效應。 

  4 結語 

        目前已有的地板空調均存在著結露和空調負荷的處理問題,采用熱濕獨立處理地板空調可以解決這兩大問題,不僅使得室內環境處于一個更高的水平,還能夠節約用電。