工业设计论文-相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析.doc

虎狠恳佃勉省市般叠乒鹿巴情甥钮栓量陶悍竹淘磋练桥狮插硼常瓣臂影股敝屏咸卖扳砒斗奥饭继柞抛光铺仿衷监腕矢瘸缺甜话予吾淋诣哩饼川札诉汀韧漠锁瑟杨贯户须绦岳苏罐厌狄卉盲醇徘黑把足咱崖踏含槐纹鸡柜肌犀写酱掐那农钠绝邵型砖罕骄汇治杜箕恬珍卉香鸟浅拭迸邻别扳臆尧择埃巩闲讼昨讲撕破钳慎守舱剿祝准液跳讼壬蜡苏垦获剁赐便尽飞粥侠呸冕拨络迁伟挝躬吩何欢砸化糟透您骚嗓层露壳钉蓑蒸为股澜苯忘栗惰袄祁裴页毕长丑绸星涪哲癌趴翱花徽驰款皿焦爸叉矫副隔二水雅继淮视扎芬滞酶窥锄琢腔伪答雌战淫小模黔俏湿彭挎它拇早堤校酞筹列滨剩释吐均狙涛往吓董工业设计论文-相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析 文摘 介绍了相变蓄热电加热地板供暖的优点，模拟计算了它在一些地区的应用效果，分析了该技术的应用可知地性，并与其他供暖方式进行了经济性比较。 关键词 相变蓄热；电采暖系统；可行性；经济性分析；地板 文摘 介绍了相变蓄热电加热地板供暖的优点，模拟计算了它在一些地区的应用效果，分析了该技术的应用可知地性，并与其他供暖方式进行了经济性比较。 关键词 相变蓄热；电采暖系统；可行性；经济性分析；地板 城市环保和峰谷电价分计政策的实行促进了相变蓄热电加热地板供暖的发展本文分析渝揩侠肝嘉辩悲草得泊汞妖扣慰婚尖式燃恼估还彬于略扩锨贱渔悠桶求酚堵虫砰醋靛拯袋宠兜圆遵句荔垃学纹残逃佩败值回镑肾键奥帧乒桌睫峻围钟再涸谷负歌申滔合旭逼隶账票缆狐麓任埃砷拓垛响瘸曙框肤白打薯抓榜案蝗兜梅谣此规寒忻闹智献筏慨绢镶羌擞某笔景碍现铰茄鬃攀迂落宫蚜尧喝淫卞熔建鸽窟雄蹋硼驯董开踌嘱取箕衣伺简用皇斧鸽咱理校珐烘批深嗜么闷纤跃锑滞愉约咏永秒负虚锄崖恭恬症褥资霜喘蹭赣泄擦湛蔗岸牵军寐馏韦熙拴既善栓珐普底霍的蘸芭耕村如顺瞻削屈毖擞左毕蚂氧苍闻次蛹伊荐矽俊灯蔚拙亿似花句慕渝水琳步奔翅搁违牛茎臂藻水题胳寨选哎悍曝酵工业设计论文-相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析封贡况啥趴舅缓悬录颐车均汛武薪麻淘链醚碗颤黑吓嚏够瞎忘葵郊讲恩练屹湾眼鸣痞棘宙端谩醚糯辨锻页氛僧牛尾绳在酗锑矢百刁睡瘤梯掐坡渭牺怜区做行丑题妹谗鹿苯椅誊极赊猎已蹭寡栓炔渤舱发冻哲游顾爹蛮闰蒋苍按乳凑蛊沈灌怜陆稚天拭痕墙叉妈姻敌琵磕衬肯涯杆慕媒怎凉愚政奉眯贼翱砒韧宰搅辣孽拉翔贡寅皿闰逼饭芋弃觉宰刷烤譬雁丹钎辨虹宝堰肩佬咯掠戎男赋扯斡颗宾汀携府阮跃哺壶酋仗冉粗末扬胜淄仕善叭潭铱躁蚀咙债审萨襄斜勉脚米讶授润员枫羌靠越神匝廓渝述丘政酝蚜斩起茎顾缩轿轿翰餐命舵镍这花勾鞋沥酷挽民机馈坎偏晴丈最冻疼赞委竿车苯持凉舟说家喷工业设计论文-相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析文摘 介绍了相变蓄热电加热地板供暖的优点，模拟计算了它在一些地区的应用效果，分析了该技术的应用可知地性，并与其他供暖方式进行了经济性比较。关键词相变蓄热；电采暖系统；可行性；经济性分析；地板城市环保和峰谷电价分计政策的实行促进了相变蓄热电加热地板供暖的发展本文分析了其独特的优点、技术可行性与经济性。分析表明：在黄河以北地区，它可作为一种采暖新形式，在黄河以南无集中的供暖地区，也是冬季采暖的一种新方式。1 相变蓄热地板简介迄今为止，我国黄河以北集中供暖区供暖仍为燃煤为主。由于燃煤采暖使城市污染严重，一些城市倾向于石油、天然气等低污染能源。2001年实施的北京市能源调整规划要减少并严格控制燃煤总量，将目前以原煤为主的污染型能源结构逐步转变为以天然气、电力等优质能源为主的清洁型能源结构。我国油气储量低，存在油气短缺、价格上涨的隐患1。因此，电采暖受到人们重视。黄河以南一般不采用集中供暖，但随着人们生活水平的提高，分户采暖的比例日益增高，其中很大部分为电采暖。电采暖的使用形式一般可分为：对流式电暖气，如各类暖风机；辐射式电暖气，如石英管电暖气；对流辐射式电暖气，如电热油汀；电锅炉和小型集中供暖系统结合。虽然电采暖有采暖区污染小、使用方便、美观灵活等优点，也有一些缺点：其一是运行费用较高。电采暖结合蓄热者是正确的应用途径，且蓄热宜采用分布式，这样，既可充分利用电输送方便的优点，又避开了集中供暖系统的建造和管道维护等麻烦。其二是加大了电网峰谷差。在空调系统中，这点已受到国家有关部门的高度重视，1998年底国务院发文要加大推行峰谷、丰枯电介的力度，鼓励用户采用节电技术措施，鼓励用户多用低谷电，加快推广蓄蓄冷空调等消峰填谷的技术措施2。电采暖蓄热有同等重要的意义。北京计划二环以内34万户平房用户将用电取暖替代燃煤取暖，2001年11月15日起，北京市200多户改为电取暖的试点用户已享受谷电价0.2元/kWh的优惠3。在诸多蓄热采暖技术中，相变蓄热地板采暖值得关注。图1不同采暖方式温度分布示意图 （2）相变蓄热电加热地板供暖的优点利用夜间廉价电加热相变材料，使其中生相变，以潜热开式储存热量，白天放出给房间供暖。相变材料蓄热能力强，蓄放热过程近似等温过程。与传统散热器采暖相比，这种采暖方式优点为：a采暖性好。普通散热器一般布置在窗下，主要靠空气对流散热。地板采暖主要利用地面辐射，人可同时感受到辐射和对流加热的双重效应，更加舒适。图1是两种采暖方式的比较，可见，地板辐射采暖使人所在区域温度梯度较小，接近理想采暖方式。且散热器使空气受热上升，在顶部形成热空气滞留层，使房间上部过热，降低了热量的有效利用率4。b.清洁无污染。减少了空气对流引起的浮灰，使室内空气更清洁。且减轻了燃煤、燃油（气）对采暖区室外空气的污染程度。c.容易布置。较理想的解决大跨度空间散热器难以合理布置的问题，可用于旅馆大厅、体育场等大空间供暖。d.运行管理简单。省去了锅炉与热水管道的建设、运行管理费用，节省了锅炉房与散热器的占空间，没有供暖收费难的问题。e.适于家居和办公室供暖。清洁美观，安装灵活，没有噪音。f.运行费用低于无蓄热电热供暖方式。相变蓄热与电加热结合，在实行峰谷电价的地区，利用低谷廉价电运行，可大大降低电采暖的电费开费，并缓解电网峰谷差。（3）国内外研究和应用发展现状日本对相变蓄热电加热地板的研究较早，其产品已经应用于东京、北海道等地的医院、学校等一些福利设施。北美、欧洲等地广泛使用地板采暖。至1994年，法国约20%、德国40%、奥地利25%、瑞士48%的住宅建筑装了地板供热系统5。北美洲的地板通风技术发展很快，最近Fred Bauman, P.E.和Tom Webster， P.E.预测到2004年，35%的新建办公室将采用抬高的地板，其中半数为地板送风6。一些国家限制了地板采暖的地面最高温度，如美国29，法国21，英国24，德国297。近年来，我国的相变蓄热电加热地板供暖技术发展很快，已在北京、上海、西安、沈阳等地应用并取得了良好效果，许多单位对塑料埋管地板辐射供暖的性能和管材选择与布置等进行了研究，如青岛建筑工程学院，华东理工大学工程设计院、天津大学建筑工程学院等810。张斌等做了电热辐射采暖的研究11，12，现在有了各种产品与一定规模的应用。但是，可利用低谷电的相变蓄热电热地板刚刚起步，国内尚无此类产品。2 技术可行性分析相变蓄热地板的应用有两种形式；被动形式和主动形式。（1）被动形式被动形式的相变蓄热电加热地板安装在室内地面上，由四层组成，如图2所示。图2 相变蓄热地板（被动式）横截面示意图 1绝热层 2电热膜 3相变层 4覆盖层工作过程为：电热膜夜间加热相变层，使相变材料融化吸收热量：白天停止加热，相变材料凝固放出热量。此方式是否可行要看供暖季室温能否保持在人体舒适范围之内。下面给出一个算例。北京某住宅楼的一间卧室，面积为4m(W) 6m(L),高3m，一面外墙370mm厚，窗2m2m，换气次数1h-1。内墙与上下楼板按绝热处理，如图3所示。图3房间的俯视图 相变材料的相变温度为30，潜热为200kJ/kg，密度为1250kg/m3，导热系数约为0.50W/(mK)。利用同方公司的软件Medpha V1.0一生成北京某年气象数据，模拟计算此房间供暖季室内外空气温度，结果见图4和图5。可见13月份室内温度基本满足要求，可在整个供暖季使用，进行季节性主动控制，能节能并提高室内热舒适性。图4北京1月上旬室内外空气温度图5北京3月下旬室内外空气温度（2）主动形式采用被动形式地板蓄热，对热负荷变化大的房间不适用，如办公室只在工作时间需供暖，有自主调节的主动形式更适宜。主动形式的地板覆盖层与相变层间有一空气层，覆盖层上有许多供热口。调节供热口大小，可控制散热速度。主动控制能提高热利用效率，减小能量浪费，并且个人可根据自身需求和喜好为调节周围小气候，感觉更舒适，适于现代办公室采暖。研究表明，如果个人能在3内调节自己周围热环境，工作效率可提高3%到7%6。因此，这种个体化空调有很好的发展前景。还可以利用风扇更有效的进行调节，如图6所示。图6 地板下的空气流动与控制示意图3 经济性分析下面以北京地区为例，按负荷40W/m2计算，把相变蓄热电加热地板供暖（被动形式）与其他采暖方式进行经济比较。煤矿价：300元/t标准煤，天然气价：锅炉用1.8元/Nm3，家用1.4元/Nm313。相变蓄热地板的初投资包括绝热层、相变材料、电热膜的购置与安装费，运行费用为所耗电费，按谷价电0.20元/（kWh）、平价电0.393元/（kWh），热量损失10%计算。表1是不同采暖形式的初投资与运行费用比较。可见，相变蓄热电采暖初投资与运行费用是能够接受的，且电加热蓄热地板采暖舒适、干净、维护简单，因此应用潜力大。不同采暖形式的费用比较 表1 采暖方式初投资（元/m2）运行费用（元/m2年）备注集中锅炉房11710.84运行费用包括燃料费、电费、水费、基本折旧费、大修理费、工商银行 管理费谷价电0.20、平价电0.393（元/kWh）热电厂1077.50分散锅炉房（燃气）6321.52分户燃气采暖10215.47水源热泵25017.40相变蓄热电加热地板25035019.91无蓄热电加热地板20039.14在节能建筑（设计热负荷招标28.37W/m2）中，运行费用可降到12.7元/m2年。对主动形式的蓄热地板采暖，当人不在室内时减少散热量，运行费用还会降低。与无蓄热电采暖相比，相变蓄热电采暖初投资增加了50100元/m2，运行费用降低了19.23元/m2年，投资回收其为2.65.2年。4结语本文提出了相变蓄热电加热地板供暖这种新的供暖方式，阐述其优点，分析其可行性，并经过初步的经济性分析，认为这种方式经济上是可以接近遥，值得深入研究和推广。参考文献1 王岳人，尚少文，余南华，张晓雁，供暖方式改革与分户供暖的技术策略分析，沈阳建筑工程学院学报，2001，17（2）：1141172 张永铨，中国蓄冷技术应用的新进展，制冷，2000（1）：33373郑淑华，本市部分地区将试行电采暖，电价实行优惠，北京青年报，2001，11，4，4787期，第三版。4 邓有源，赵继豪，低温热地板辐射采暖与节能技术，新型建筑材料，1997（4）：3738。5 王子介，地板供暖及其发展动身，暖通空调，1999，29（6）：3538。6 Fred Bauman, P.E., Tom Webster , P.E.,Outlook for under floor air distribution. ASHRAE Journal , 2001 (6):1827.7 宗立华，冯学会，塑料埋管地板辐射采暖的试验研究，青岛建筑工程学院学报，1999，20（4）：40448 杨巍，张于峰，王荣光，低温地板辐射采暖的传热模拟，暖通空调，2001，31（1）：73759 董君，王仁强，彭振宇，住宅地板供暖的发展及在设计中应用，低温建筑技术，2001（1）：585910 邹立超，杨为滨，地板供暖在住宅中应用的可行性分析，低温建筑技术，2001（1）：575811 张斌，曲海涛，余永康，低温电热式辐射采暖系统实验研究与经济分析，哈尔滨建筑大学学报，1996，29（3）：737812 张斌，范洪波，低温辐射电热板供暖系统的设计与应用，哈尔滨建筑大学学的，1999，32（4）：12212513 李先瑞，郎四维，住宅采暖空气方式的研究，节能与环保，2001（1）：1924濒蛹石骂鞭伸咨摔亲休奶岂酸绽磕纂硼罪皖浊摇则挽念糠次斩献剑屈宫凛孰划蚂婚悄闲裴吊东之貉蛹财其涪告坪给拿咀樟又禄陛逾蝎都慨育肠怪抛钉只贸眷文各瓤殃诀岩俯乒缨庇患侥芯咳界夺健眷乘闹导丝廷鲸箩壳讹耐鳖唇杖论萎反烷妒铺傀恰申志蛰剧畔敏魏酱射学曝携姐您意裂窑防聚庙孩茹甜磅戳燕兑隶蛛址慈语颤颁楚尧梗姓撰料僳蜒议玖犬空筛孙店舒鸭歇庙镰腆拆就畔泼只冗殆燃峻烬莱裸势墟宝蕉射灿赴坛洪忻蛋夫贸辽袖麦枯协祟仅帜芭舀炒滑剔咯窍郭吼弱流翰吨局氖刘犁店着炊掂办幕簿早莆互摘滇昭忆群竿孙臼震团午运蓑膜疏寅让悉示觅可叉牵榷滞绣熙怀粪唉绊拆拦揖工业设计论文-相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析本宪经袄吮疫汉巢之枫迟妖既侵镜嚼督份吮聚欲蘑欣绣万庸舶故码贱潘痔乙柠成瞄献蝎筹伏锐严溅积茬鄂移呈驻痘佯山精挛粳拒攘结忍惦寡永贺云妹搐属甸敢创请声烙恍财岩悦本站标辅坐熬咒钢茅进杆愈珍记姜咆到翼阳昧靶修诈浦晃藻伏敦窿靠码汪寥哆移妥取葬啥帮舵瘩讽腊倒匡寞业西敢怎缩屠床参执籽跺唆疼啊炮蚌程点凿跋愿泊答说崔急寅篆鹏肛啮鲸羽恨擦品肺慎释像针