Google 网上论坛
订阅 英国瑞恒生态建筑系统
电子邮件:
访问此论坛
Google
搜索www 搜索http://www.apipes.com
 

lead your life 引领你的生活  关于顶级建筑物室内生态环境的综合解决之道   引领世界生态建筑物室内环境综合解决方案

主页 供暖系统 热水锅炉 中央空调 空气处理机 水处理设备 建筑节能系统 电热除雾镜 电热毛巾架 典型工程 生态住宅专栏 合作与招商 工作机会 特惠商品推介 网上论坛 公告栏 English 网站地图

上一层 结构冷暖原理图 投资成本比较 能源消耗比较 独特优势 现场铺设方式 模块铺装方式 辐射温度 毛细管网制冷 辐射制冷技术 地面结露问题 设计问题探讨 案例分析 应用范例

上一层 结构冷暖原理图 投资成本比较 能源消耗比较 独特优势 现场铺设方式 模块铺装方式 辐射温度 毛细管网制冷 辐射制冷技术 地面结露问题 设计问题探讨 案例分析 应用范例

 

地面辐射供暖及供冷技术在5m2住宅工程中的应用

 

    摘要:地面辐射供冷供暖技术是一种新型的供冷供暖方式,目前国家尚无设计规程、规范,笔者根据在实际应用中的经验,参考有关文献总结出水源热泵与地面辐射供暖及供冷技术 在民用住宅工程中应用的有关数据,在设计中针对房间地面露点温度的控制、地板表面温度的确定、冷热源选择及置换通风除湿系统加以论述,同时讨论了除湿系统对地板表面结露现象的关系,供设计人员参考。
   
关键词:水源热泵  辐射供暖及供冷系统  地面露点温度  除湿系统

    1.工程概况
   
本工程位于河南省某市,总建筑面积约十万平方米,分二期建设,一期建筑有2#3#7#8#高层住宅楼,1#楼为商业门面与住宅一体高层建筑,培训楼由商业及办公组成一体化的综合型建筑,见图一 总平面图,建筑面积约5万多平方米。其中住宅楼面积4.2万平方米,商业及办公9000平方米。除培训楼四层、1#9层带跃层外,其余住宅楼为11层带跃层。培训楼、1#楼商业门面层高为4米,住宅层高均为3米。外墙为加气混凝土块,外加50mm聚苯保温板。见图二1#住宅及商业立面图。

 

 

 

图一 总平面图

 

 


图二 立面图

 


   
本工程冷热源选用水源热泵装置,末端装置冬季采用地面加热盘管辐射供暖,夏季直接供冷,为防止夏季室内地板表面结露,选用风机盘管循环风冷却除湿系统。
    2.
热量及冷量的计算
    2.1
建筑保温对能耗的影响
   
确定居住建筑房间辐射供暖的热负荷及冷负荷的多少是辐射供暖、供冷设备的选型及管道系统设置的重要环节。而热负荷及冷负荷的多少是决定该住宅的建筑物的外围护结构的保温材料。目前根据节能建筑要求,又考虑投资方对房价普遍偏低的现状,本工程建筑专业对建筑物的外围护结构的保温按照国内标准常规做法进行。外围护结构保温一览表,详见表一。
据有关资料报道,法国对常用的一些采暖方式的热损失进行了模拟计算,对建筑保温不同系统能耗的影响,分别对围护结构绝热好、中等以及差三种保温情况进行了研究,具有外墙和外窗的地面辐射采暖时三种保温的热损失见表二。

 


表一:外围护结构保温

 

 

表二:地面辐射采暖热损失

 

    通过表二中分析得知,围护结构保温程度的提高,可以减少投资节省能源。本工程尽可能作好建筑外保温,减少工程一次投资及运行费用,将平均传热系数控制在0.85W/m2.K),这也是地面辐射供冷供暖设计首先应考虑的重要条件。
    2.2
冷、热负荷计算
   
冷热负荷计算除建筑外围护保温外,已包括照明、人员及电气设备发热量。每栋冷热负荷计算结果见表三所示。


表三:每栋冷热负荷计算结果

 

2.3计算置换通风装置除湿负荷。其依据确定如下:


本工程夏季室外空气参数见表四。


表四:夏季室外空气参数


本工程夏季室内空气参数见表五。


表五:夏季室内空气参数

本工程夏季置换通风室内循环风除湿空气参数见表六。


表六:夏季室内循环风除湿空气参数


表七:每栋住宅室内去除余湿冷量计算结果


   
通过室内居住人员、卫生间、厨房发湿量,计算得出除湿总量,根据除湿总量计算所需要制冷量。每栋住宅去除室内余湿所需要冷量见表七。
    3.
供冷、供暖及除湿系统的设计
    3.1
三种系统设计的思考
夏季采用供冷及冷却除湿系统、冬季将夏季供冷系统改为供热系统。冬夏季分别将热水及冷水经管网输送系统入户,进入室内管井。室外管网系统采用外保温直埋,在室外管网与室内管道连接入口处设有竖井便于系统检修。为便于管理及调节,除1#住宅底商、培训楼外,要求每户管道入户处均设供冷水、供热水冷、热计量装置。见某户型供暖平面配置图三,某户型除湿平面配置图四。


      

 

 

        图三 户型供暖平面配置图     

图四 户型除湿平面配置图


   
室内夏季供冷管道系统及末端装置-地盘管,同时也是冬季供暖管道系统及散热装置。做到了一套管道系统及地盘管末端装置,既满足夏季供冷、又能满足冬季供暖。从而减少由于风机的噪声干绕,同时节省了大量的运行费用。通过已运行的工程实践证明这种设计思路是正确的,在供冷水及供暖系统上值得借鉴。
   
便于夏季除湿的要求,供冷及供暖系统、除湿系统采用四管制下送下回方式,在环路立管上的最高处设有自动排气阀,在供回水支管上设有调节阀,为防止水垢堵塞地面加热及冷却盘管系统,在供水支管上设专用过滤器及冲洗管路装置。
    3.2
供热地表面平均温度
   
地面设计不同装饰材料的表面温度,是来自于人的脚底直接与过热与过冷的物体表面结触,本设计参照国际标准ISO7730规定,对于室内不运动的人来说,室温宜在1926℃之间, 29℃是地面供暖系统地表温度的极限。
    3.3
供冷地表面平均温度
   
夏季供冷地表面平均温度,也是很多学者比较关心的,同时也是对地面供冷方式产生置凝。根据国外资料介绍及国内工程的实践证明,只要按照一定的技术标准进行设计及施工,这种疑虑是可以消除。下面给出了夏季供冷系统限制条件:
    3.3.1
室内空气温度应控制26℃较宜。
    3.3.2
供冷地表面平均温度不应高于19℃。
    3.3.3
在脚与头部之间的竖向温差(0.11.1m)应低于2℃。
    3.3.4
空气的绝对湿度不应高于15g/kg
    3.3.5
冷地表面平均温度对室内垂直温差比较小,制冷主要以冷辐射方式进行,工作高度从0.11.1m之间,温差低于0.40.5℃范围内。
    3.3.6
地面供冷时,只要地面温度相同,地面材料对于热舒适的影响可以不予考虑。
   
总之,夏季冷地表面设计温度的确定,应根据人体舒适性和经济性双方面的要求综合考虑确定,夏季设计冷地表面温度一般为应控制在1920℃。
    4.
供冷、供暖及除湿系统的运行方案
   
为达到运行节能,供冷及除湿系统的运行方案设计应按以下实施。
    4.1
按当地的气象资料得知,六月中旬开始启动供冷系统,由1518℃的地下水经水泵直接供给系统,2023℃回水回灌水井,达到室内降温目的,运行时间约至七月底止。
    4.2
从七月底开始,启动冷水机组,供6℃冷冻水,12℃回水。根据设置的室内温度控制装置,通过调节供冷系统流量达到室内温度设置要求。随着华北地区夏季室外空气含湿量增大,地表面已接近露点温度时,应启动除湿装置。除湿装置采用风机盘管,,除湿装置供5℃冷冻水,11℃回水。地盘管末端装置供水温度大于15℃,回水温度大于20℃。
    4.3
冬季供暖水温为55℃,回水温度45℃。
    5.
供冷、供暖冷热源的选择
   
供冷、供暖冷热源选择房地产开发商有两种考虑,首先采用空气源热泵,另外考虑水源热泵,通过两种供冷、供热系统的一次投资及运行能耗分析,同时应考虑本建筑物使用功能及不同使用系数的可能性,夏季空调需求量在民用住宅建筑物内应有所调剂,另外该建筑物地理位置正处在地下水资源非常丰富,经当地地质工程部门进行了实地勘探,而土壤呈沙粒型易于回灌。因此通过几种冷热源系统方案比较,同时综合多种因素,确定本工程选用水源热泵系统作为冷热源系统。
   
根据国外的经验,由于水源热泵系统运行费用较低,增加的投资可在7年内收回,同时水源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。
   
根据小区内住宅、商业、办公的使用功能不同,本工程选用热泵机组三台,其中1#2#3#7#8#高层住宅楼选用2台机组,每台制冷量为1900kW1#门面房,培训楼选用一台机组,制冷量为1600kW。共选用9口深110米水井,4口抽水,5口回灌。机房设置在地下室汽车库西侧。
   
这项工程供暖、供冷技术的运用,为民用住宅采用冷、热源一体化,节省工程造价、节约能源,改善室内环境做了一些尝试。作者认为本技术应用前景非常广阔,为今后进一步推广打下了良好的基础和经验。
    6.
设计中几点体会
    6.1
对于室内置换通风时设置新风的可能性
   
对于一般民用住宅,居住人口较少,居住面积较大,对设置新风的必要性争论较大,本人通过估算,一家按三口人计算,处理新风耗能量约1.35kW左右,如果冷负荷指标按60W/m2考虑,按每户平均面积100m2计算,地板供冷包括冷负荷冷量、除湿冷量、新风冷量约7.5kW左右,新风冷量占总供冷量18%。因此,在国民经济不太富裕的情况下,采用循环风增加室内空气对流,提高人体舒适感,也可短时间的开窗通风不会影响室温,因此民用住宅设置新风的可能性值得探讨。
     6.2
辐射供冷供暖用冷热源的选择
    
目前辐射供暖在我国三北地区,冬季利用燃煤锅炉、燃气锅炉,热电联供提供的热水采暖的较多。随着分户采暖的增加,国家能源、环保的导向作用,也使能源种类和热源设备趋于多样化,如电热锅炉、单元式燃气炉,还有热泵装置中的地源热泵、水源热泵、空气源热泵,污水源热泵等,另外,利用太阳能作为地板采暖的热源正在进一步实施。由于辐射供暖系统要求水温低于60℃,因此热源选择的范围较大。
   
辐射冷源选择,也是非常重要的,目前辐射冷源不限于机械形式制冷,还可采用复合冷热源系统。例如热泵装置系统、太阳能吸收式制冷系统、冰蓄冷供冷系统等。无论采用何种冷源系统,首先充分利用地下低品位能源,同时也应考虑自然冷源、消防水池蓄能、削峰填谷提高电网效率等运行节能费用。
    6.3
水源热泵采用地下水源的思考
   
水源热泵系统能否成功并长久稳定的运行主要取决于地下取水井及回灌井的选取和定位。而水文地质条件作为取水井及回灌井的先决条件,需要了解的基本地质参数有:含水层的深度、厚度、砂层粒度,水质等。含水层太深,会影响打井工程造价;含水层厚度太小,会影响单井出水量,从而影响系统的经济性;含水层砂层粒度大,则渗透性系数大,单井出水量大,对回灌较为容易,目前国内的水源热泵系统基本上都选择地下含水层为砾石和中粗沙区域,而避免在中细砂区域设立项目。
   
合理的选择回灌方式也是确保水源热泵稳定运行的基础,一般来说,取水容易回灌难。地下水回灌方式目前国内常采用其空回灌、无压自流回灌、加压回灌等。因此,无论采用何种回灌方式,应根据当地的实际情况选择合适的回灌方式。
    7.
总结
   
总之,针对民用住宅供暖费用居高不下,空调大量耗电,如果只需要一套公用设备,既解决冬季供暖又能夏季空调这一课题, 国内外众多科研单位及学者做了大量的尝试,提出了很多系统方案,比如分别采用地源热泵、水源热泵、空气源热泵及热泵机组与风机盘管供暖及空调方式用双末端的空气源热泵空调系统;还有冬季及夏季通过集中处理,采用风管送风空调系统。以上组合方式无论采用风管系统或风机盘管,虽然在节能上有一定的优势,但也存在不可克服的缺点, 如送风机、未端装置风机盘管的耗能问题; 风机盘管的噪声影响睡眠问题; 有的用户反映冬季使用风机盘管,室内空气比其它采暖方式要干燥、并且室内灰尘较大,不舒适等。以上诸多问题随着空调在居民家庭中的普及,人们生活质量的提高,对室内空气品质的要求越来越高,不得不面临一些新的问题与设想,如房间温湿度对人的舒适性、能源节约和环境保护、尤其是选择住宅建筑供暖及空调方式时,不仅要满足居室的舒适性,而且应考虑生活品质一步到位要求。作者针对实际工程在辐射供暖及供冷中的应用,充分利用地下低品位能源,为我国在供热及供冷领域发展可再生能源中总结一些有益的经验,这些经验将在实际工程中得到验证。


参考文献
1.GIACOKLIMA heating and cooling at a very high efficiency
2.ASHRAE. 2000 ASHRAE Handb00k-System and equipment.Panel heating and cooling. 6.1-6.4
3.
冯晓梅 肖勇全,低温地板辐射供暖特性参数的研究.暖通空调,2004,1
4.
王子介 低温辐射供暖与辐射供冷.机械工业出版社,2004.6

上一层 结构冷暖原理图 投资成本比较 能源消耗比较 独特优势 现场铺设方式 模块铺装方式 辐射温度 毛细管网制冷 辐射制冷技术 地面结露问题 设计问题探讨 案例分析 应用范例

高端建筑物室内生态环境的综合解决之道    瑞恒生态建筑系统——享我所想
 
感谢您对瑞恒生态建筑系统的兴趣
咨询、订购、合作、加盟、建议,请您电话垂询或发电子邮件给我们
我们的电邮信箱是 apipes@apipes.com
Your comments and questions are important to us.
Questions, quotations and comments about Fortune Lifes super luxury ecological building system and products.
版权所有(C)2004-2020 上海莱恒实业有限公司
© 2004-2011 Fortune Lifes (Shanghai) Industries Co., Limited. All right reserved.

电话(Tel)+8621 64284559  18964042108  18964051752  传真(Fax)+8621 64284879

地址:上海市徐家汇漕溪北路737弄2号楼306室,邮编:200030

Address: Rm306, 2nd Blding, 737 North Caoxi Rd, Xujiahui, Shanghai 200030, P. R. China

保密条款  法律声明  沪ICP备07003259号