空氣制冷技術論文(2)
空氣制冷技術論文篇二
地板制冷技術利用研究
摘要：對地板輻射供冷系統(tǒng)的合理性、節(jié)能性、舒適性進行了探討。結合工程實例，對地板輻射供冷系統(tǒng)的技術與經濟性進行了分析，其可滿足夏季室內溫度的要求，具有極為廣闊的市場前景。
關鍵詞：地板輻射供冷;節(jié)能;舒適性;經濟性
中圖分類號：O434.11文獻標識碼： A
Floor Refrigeration Technology Use Research
NIU, Fujie,a ZHANG,Hang
(a Foshan BEST HVAC Equipment Manufacturing Co., Ltd..Foshan 528000)
AbstractTo the floor radiation for the cold system rationality, the energy conservation, comfortableness has carried on the discussion. The union project example, has carried on the analysis to the floor radiation for the cold system technology and the efficiency, its may satisfy the summer indoor temperature the request, has the extremely broad market prospect.
Keywords Floor radiant cooling; Energy conservation; Comfort; Economy
1前言
當前暖通市場上利用地板來采暖成為很多家庭冬季采暖的選擇，地板采暖以其環(huán)保、節(jié)能、保健、舒適、靜音、耐用等特點，得到了迅速普及，并且以30%的速度增長[1]，能否制冷也利用極易維護的地板來營造夏季的舒適環(huán)境呢?筆者通過研究表明，利用地板制冷沒有被大家所認識有眾多原因，實踐證明地板制冷方案完全可行，能給大家?guī)砀喔玫倪x擇和享受。
2地板制冷工作原理
利用熱泵技術原理[2]，室外機把水制成所需要的低溫冷水，低溫冷水通過循環(huán)水泵在地冷盤管內循環(huán)，地板中的地冷盤管把混凝土層和地板降溫，然后地板均勻地向室內輻射冷量，使得室內氣溫降低到需要的溫度，這是一種對房間微氣候進行調節(jié)的節(jié)能制冷系統(tǒng)。
3地板制冷技術研究
3.1地板制冷的合理性
到上世紀末，主流觀點認為地板制冷在技術上不合理的理由有兩點[3]：1)不符合冷氣流向下流動，因而比頂部制冷供冷量小;2)腳冷舒適感不好。后來通過我們的試驗研究認識到，和頂部相比，地面與人之間的輻射換熱角系數(shù)大，并且在人體周圍，由于人體的加熱作用，也加強了冷氣流向上的對流，還有地板制冷的面積遠大于頂部制冷，所以地板制冷和頂部制冷的總供冷量差距并不大;至于腳冷，只要控制好地板溫度，很容易解決。歐洲從1998年開始，也做了一些地板供冷暖工程，德國柏林議會大樓、丹麥哥本哈根歌劇院、瑞士魯加諾別墅小區(qū)等，近幾年來亞洲一些工程也采用了這一方案，例如泰國曼谷國際機場。實踐證明這種技術方案完全可行。但由于地板輻射供冷暖技術含量比單純的地暖技術高，所以設備要恰當選型、方案要嚴密的設計、工程要精心的施工才能達到理想要求。地板制冷有比頂部供冷造價低，施工方便，質量更容易保證，該系統(tǒng)在我國具有極為廣闊的市場前景。
3.2地板制冷的節(jié)能性
地板制冷的冷水機組供水溫度15℃與5℃供水溫度的機組相比，冷水機組的性能系數(shù)增加38%，大幅度提高了能效比，節(jié)能效果可觀。其室內散熱部分，沒有風機的電力消耗，無風無聲，并且室內部分后期極易維護，使用壽命長。并且輻射制冷使人體感知的溫度比實際室內溫度低2-4℃。研究表明通常輻射供冷比常規(guī)空調系統(tǒng)節(jié)能30-40%，例如美國勞倫斯伯克里實驗室在使用美國全境各地氣象參數(shù)對商用建筑進行模擬試驗得出結論，輻射供冷的耗能量可節(jié)省30%。另外一個研究表明，制冷量在20-60w/ m2置換通風系統(tǒng)加地板制冷系統(tǒng)與變風量系統(tǒng)相比，節(jié)能20-50%，與定風量相比節(jié)能40-60%[4]。
3.3地板制冷的舒適性
同地板采暖一樣，只要采用合適的布管型式，合適填充層厚度并且厚度均勻，地面溫度的均勻性是完全可以得到保證的。并且冷地板的布管密度比純熱地板的要大，所以地面溫度更為均勻，環(huán)境更為舒適。房間地板上方只有微弱的氣流，室內空間水平方向和豎直方向溫度的分布也非常均勻。實驗結果證明，在房間其余表面26℃的情況下，地面輻射制冷時房間的豎向溫差不超過0.5K。試驗表明：人體受地表墻體溫度影響很大，當水流溫度13℃，地表輻射溫度為18 ℃，室內空氣溫度22℃，T0(人體實際感到的溫度)=(22+18)/2=20℃。這個溫度足以使人感到溫和舒適了[5]。
3.4地板制冷利用實例分析
意大利BEST公司在21世紀初就研究了地板制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)在多個歐洲國家得以應用，其性能非常出色。下面舉一實例來分析一下：
瑞士魯加諾別墅小區(qū)公寓，室外氣溫可以達到35℃，面積100 m2，采用地板制冷系統(tǒng)，地面鋪設瓷磚。每平方米的負荷指標為45瓦，總共需要4500瓦的制冷量，當能效比為3時，需要的電耗量為4500/3=1500瓦。這就是說在使用電氣安裝系統(tǒng)的情況下，100 m2公寓的地板制冷系統(tǒng)需要的電耗量為1500瓦。大致相當于1.5P家用空調的用電量。
地冷系統(tǒng)室內的主要組成部分[6]如圖一
圖一地板輻射制冷系統(tǒng)結構圖
Figure 1 Radiant floor refrigeration system chart
1).墻體保溫層：應允許有5mm的可伸縮縫，可使用8～10mm厚，100mm高的聚苯乙烯板條。
2).露點溫度傳感器：安裝露點溫度傳感器，避免因為冷凝產生冷凝水影響室內環(huán)境。
3).管材：耐熱、耐冷、耐腐蝕、導熱好的管材，將戶內系統(tǒng)分為幾個并聯(lián)環(huán)路。
4).管卡：固定管子專用的塑料管卡。
5).膨脹縫：宜采用高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或內填彈性膨脹膏。
6).裝飾層：宜采用熱阻小傳熱性好的地面裝飾材料，例如瓷磚、大理石、花崗石、強化復合木地板等。
7).找平層：由沙和水泥組成，便于下一步平整的鋪設面層。
8).回填層：由水泥、沙子、石子(最大不超過1.5mm)組成，混凝土強度不小于C20。
9).保溫層：耐壓保溫性好的擠塑保溫板，厚度不小于3cm，強度不小于30kgf/cm2
10).隔熱層：反射保護膜，阻止熱量向下傳遞，搭接處至少重疊50mm。
11).結構層：建筑結構的組成部分。
另外室外部分要有循環(huán)裝置為系統(tǒng)提供循環(huán)的動力;系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置保障系統(tǒng)壓力穩(wěn)定;以及提供冷源的熱泵空調室外機組等。
圖二為同一地點，采用地板制冷系統(tǒng)的房子和沒有采用地板制冷系統(tǒng)的房子隨時間變化、其室內溫度和室外溫度的比較。上述觀測在夏天持續(xù)進行了30天。
圖2地板輻射供冷系統(tǒng)室內溫度的變化比較
Figure 2 The comparison of floor radiant cooling system indoor temperature
從圖中可看出地板制冷系統(tǒng)的效果：當室外溫度達到35℃時，室內溫度保持在24～25℃左右;到了夜晚，室外溫度降到了比室內溫度還低的水平;兩套房子室內溫差大約為4℃，當采用了地板制冷系統(tǒng)的房子室內溫度達到25℃時，另外一座房子的室溫就已達到29℃。這也證明地板制冷系統(tǒng)足可以滿足舒適的需要了。
4地板制冷的經濟效益分析
地板制冷系統(tǒng)投入成本比空調系統(tǒng)要低20%，冷水機組比常規(guī)空調的性能系數(shù)增加38%，節(jié)能效果可觀。其室內散熱部分，可和地板采暖同時利用地板末端，無須重復投入，室內部分沒有風機的電力消耗，無風無聲，并且室內部分后期極易清理維修，使用壽命長達50年。
以100 m2房子為例，采用水系統(tǒng)的水機中央空調和地板輻射供冷暖系統(tǒng)進行比較如下：
表 一 水機中央空調和地板輻射供冷暖系統(tǒng)的比較
5結論
地板制冷系統(tǒng)可以和地板采暖共用同一室內系統(tǒng)，其造價低，施工方便，質量容易保證，使用效果好，該系統(tǒng)具有其環(huán)保、節(jié)能、保健、舒適、靜音、耐用、免維護等特點，在我國具有極為廣闊的市場前景。
參考文獻：
[1]中國建筑科學研究院. JGJ142-2004地面輻射供暖技術規(guī)程.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004
[2]建設部. GB50019-2003采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范.北京：中國計劃出版社,2003
[3]王子介.地板供暖及其發(fā)展方向.《暖通空調》雜志1999, 第6期
[4]王子介.低溫輻射供暖與輻射制冷.北京：機械工業(yè)出版社2004
[5]中國建筑科學研究院. JGJ26—95民用建筑節(jié)能設計規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社,1995
[6]宗立華，王萬達. 地板塑料埋管輻射采暖的設計方法[J].煤氣與熱力，1992，(5):46-52.
作者簡介：牛付杰(1974)，男，河南省鄭州市，從事暖通領域設備制造和市場推廣方面的工作。工作經歷：漯河市燃氣公司從事燃氣輸配設計施工，廣東格蘭仕集團從事空調研發(fā)，廣東長青集團從事燃氣具研發(fā)，廣東美的集團從事產品銷售管理，現(xiàn)供職于佛山市貝司特暖通設備制造有限公司。
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