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地板辐射采暖与散热器采暖能耗计算与分析

时间:2018-03-04 15:02:50    来源:互联网整理    作者:匿名  浏览次数:
[导语]   摘要:以苏州市某办公建筑的采暖系统为研究对象,建立建筑模型,应用鸿业全年负荷计算及能耗分析软件HY-EP进行了地板辐射采暖系统与散热器采暖系统在不同热源情况下的能耗模拟计

摘要:以苏州市某办公建筑的采暖系统为研究对象,建立建筑模型,应用鸿业全年负荷计算及能耗分析软件HY-EP进行了地板辐射采暖系统与散热器采暖系统在不同热源情况下的能耗模拟计算。得出了相应的能耗值,并对能耗报表进行分析,案例具有工程应用性,对实际的工程系统设计选型、方案比较均具有指导意义。通过不同方案对比,得知地板辐射采暖较散热器采暖具有较好的节能特征。

关键词:地板辐射采暖;散热器采暖;能耗对比;节能

中图分类号:TB文献标识码:Adoi:10.19311/j.cnki.16723198.2017.35.094

1引言

随着我国生活水平的快速提高,冬季采暖系统的使用由原来的长江以北,逐步向长江以南推广。对于长江中下游地区,该地区经济发达,人口众多,但该地区属于夏热冬冷地区,冬季阴冷潮湿,舒适性较差。而采暖系统的应用将极大改善了冬季的不利气候对人们日常生活、工作的影响。该地区的建筑业发达,建筑能耗问题也日趋突出。因此在选择采暖系统时,我们有必要根据北方地区常见的采暖系统进行能耗对比等研究,以达到既满足用户的舒适性或工艺性要求又达到节能的目的。从根本上减少建筑用能浪费的状况,对降低建筑能耗具有十分重要意义。

2建筑模型的建立

鸿业全年负荷计算及能耗分析软件HY-EP,在AutoCAD环境内运行,以EnergyPlus为模拟引擎,可用于建筑全年动态负荷计算及能耗模拟分析。本文采用该软件作为计算工具。

2.1工程概述

本工程位于苏州市,项目为苏州市某公司办公建筑,建筑为3层,每层约216m2 ,建筑总面积约为648 m2。建筑负荷性质是人员密度大、电子设备多,采暖要求舒适性高,时间长(整个冬季及初春),因此对采暖系统节能降耗的要求高,故采用地板辐射采暖(热水锅炉为热源)、地板辐射采暖(区域能源为热源)、散热器采暖(热水锅炉为热源)及散热器采暖(区域能源为热源)四种方案的能耗结果进行分析,相互比较后以决定采用哪种最优方案。

2.2建筑模型的建立

在鸿业全年负荷计算及能耗分析软件HY-EP中绘制相关建筑平面后,确定建筑的地理位置,进行分区设置。对建筑添加计划表,确定房间的功能,这里是办公建筑。通过空调方案管理中,设定常规热源分别为热水锅炉和区域能源两种,采暖系统分别为地板辐射采暖和散热器采暖两种,并且用两种热源和两种采暖系统相互耦合,进行模拟计算,包括负荷的计算、全年电量的计算、全年天燃气量的消耗计算、全年区域热源的能源消耗计算、经济指标计算及碳排放量的计算等。

3不同方案的能耗计算结果与分析

本文中利用HY-EP软件计算热水锅炉、区域能源分别与地板辐射采暖、散热器采暖系统相互耦合的能耗,方案1为地板辐射采暖+热水锅炉、方案2为地板辐射采暖+区域能源、方案3为散热器采暖+热水锅炉、方案4为散热器采暖+区域能源,为了分析方便,我们将以上四种耦合系统简称为方案1、2、3、4,以下同。

现对计算结果进行分析如下:

方案1为地板辐射采暖+热水锅炉、方案2为地板辐射采暖+区域能源、方案3为散热器采暖+热水锅炉、方案4为散热器采暖+区域能源,全年总电耗的情况如图1所示。从图中可以看出全年总电耗指标中,方案1和2比方案3和4略小,但相差不大。

方案1、2、3、4的全年天燃气量消耗(折合kw*h)的情况如图2所示。从图中可以看出方案1比方案3的全年天燃气量消耗少,而方案2、方案4不是采用燃气锅炉,故全年天燃气量消耗为0。

方案1、2、3、4的全年区域能源总能耗(折合kw*h)的情况如图3所示。从图中可以看出方案2比方案4的全年区域能源总耗能少,而方案1、方案3不是采用区域能源,全年区域能源总消耗为0。

方案1、2、3、4的全年总能源消耗的情况如图4所示。从图中可以看出方案3、方案4的全年总能源消耗大,而方案1、方案2的全年总能源消耗小,是因为方案1、方案2采用的是地板辐射采暖的缘故。

方案1、2、3、4的全年经济指标的情况如图5所示。从图中可以看出方案4的全年经济性最差,方案1的全年经济指标最好,而方案2、方案3的全年经济指标介于二者之间。

4影响地板辐射采暖能耗与舒适性的因素分析

对于地板辐射采暖,许多研究及工程实践表明,影响地板辐射采暖的能耗与室内舒适性的因素较多,如热水供水温度、地暖管的铺设间距、地板的材料、房间内的家具布置、房间高度、地面地毯的铺设情况以及采暖系统使用时间等。当供水温度相同时,采用瓷砖比采用木地板的表面平均热流密度大。房间内的家具布置情况对于地板辐射采暖系统散热的负面影响也不可忽视,其对房间舒适程度的影响也比较大。地毯放置的位置,无论对散热量还是环境舒适度,都会对地板采暖系统的散热形成了一个真正不可逾越的屏障。由于在进行设计时无法预知家具的位置及覆盖率,当与实际布置情况差别较大时,势必引起室温不一致,直接影响房间的热舒适性,进而也影响了系统的能耗。刘国丹等(2008)研究表明,对地板辐射采暖,在室内温度相同的条件下,采取減小管间距,使用小管径、表面热阻小的材料等措施都可以达到较好的散热效果。由于地板辐射采暖加热时,热惰性大,升温慢,降温也慢,对于全天使用的室内比较适合。此外,建筑的层高,与垂直温度梯度相关,对于层高较高的建筑,地板辐射采暖与散热器采暖相比,在室内垂直温度梯度的分布具有一定的优势。对于以上因素,系统设计时中必须给予充分考虑。

5结论

本工程利用鸿业全年负荷计算及能耗分析软件HY-EP计算得出了苏州市某公司办公建筑采暖系统在四种不同方案下的能耗数据。模拟计算的结果表明,在上述四种耦合方案中, 地板辐射采暖+区域能源系统能耗最低,散热器采暖+热水锅炉系统能耗最大。总体来说,在一定的条件下,地板辐射采暖与散热器采暖相比在节能方面具有较好的优势。

参考文献

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]潘毅群.实用建筑能耗模拟手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2013:6775.

[3]陆亚俊等.暖通空调(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2015:119122.

[4]任晓芬,佟娜娜,孟莹.地板辐射采暖系统节能性分析.暖通制冷年会论文集,2008.

[5]胡松涛,于慧俐,宗立华.地板辐射采暖系统运行工况的动态仿真研究[J].暖通空调,1999,29(4).

[6]刘国丹,王刚.冷暖辐射地板系统换热能力的分析[C].暖通制冷年会论文集,2008.

[7]李清清,陈超蔺.低温热水地板辐射换热器准一维模型的研究[C].暖通制冷年会论文集,2010.

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