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碳晶发热材料供暖热负荷计算方法

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江西地暖网 发表于 2015-1-22 15:32:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
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   碳素晶体(以下简称碳晶)发热材料地面辐射供暖是一种节能、舒适、环保、快速、保健的新型供暖方式。随着人们生活水平的提高对室内采暖的要求也随之升高,这几年地面辐射供暖系统得到了突飞猛进的发展。碳晶供暖系统作为一项新技术在暖通领域内出现,目前还没有国家统一的采暖规范性文件可供参考。
       由于碳晶地暖完全实现了分室局部采暖的梦想,实现了分房间进行控制调节,局部供暖,这就使得碳晶地暖在设计过程中各房间的供暖不同步进行,从而邻室会产生温差,让我们在设计过程必须考虑到供暖房间与邻室非供暖房间温差所造成的邻室传热对供暖房间造成的耗热量。其供暖系统的热负荷将在传统的热负荷的基础上增加室内传热热负荷。即采暖房间的热负荷包括建筑物围护结构的传热量和空气渗透热损失以及与非采暖房间的室内传热热负荷。前两项的热负荷计算与传统供暖系统计算方法一致,本文将对邻室传热所造成的热负荷进行探讨。


       1、邻室传热负荷计算
       1.1  邻室传热概念
       现行的规范以及地方规程中大都只考虑户间传热,回避了邻室传热的问题。但由于多室户型内各房间可能采暖时间不同步,当邻室温差超过5℃时,邻室传热也需计入房间的热负荷之内。邻室温差实际值与内围护结构另一侧房间的热平衡状态有关,由于该热平衡状态不可预测,邻室温差引用值可根据一侧房间用热特点和围护结构组成进行估算。当各内围护结构考虑邻室传热后,造成房间的热负荷、户总热负荷和建筑物总热负荷计算值依次增大,根据经验值会比传统采暖热负荷大30%~40%。而实际上,由于实现了分室控制,依照正常生活习惯可取同时使用系数为0.33。


       1.2  邻室传热计算方法
       邻室传热量需要考虑内围护结构的传热系数、邻室温差和两房间不同步供暖的同时使用系数等各方面因素。在工程设计中,内围护结构的基本耗热量可按一维稳定传热过程计算,邻室传热量按照以下公式计算:


       Ql = K.F.Δt
       式中:Ql—邻室传热热负荷  W
       K—内墙的传热系数  W/m2·℃ ;
       F —内墙传热面的面积  m2
       Δt—邻室传热温差 ℃
       对于热负荷计算中,内围护结构的传热系数K既定,可通过相关资料查询选取,不作讨论。邻室温差Δt主要取决于不供暖邻室的位置以及与其相接的各房间的供暖情况等因素的影响。根据相关研究数据,当与不供暖房间相接的各房间都供暖时,不供暖房间处于顶层边单元时,传热温差Δt为11℃左右;处于中层中间单元时,传热温差Δt为5℃左右。由于与邻室相接的各房间的供暖状况难以确定,因此传热系数可根据邻室的外围护结构数目估算,取值为:


       Δt = β[5 + ( i -1 )]
       式中:β—修正系数;考虑与计算房间相邻的各房间不一定都会供暖,β>1。
        i—与计算房间相邻房间的外围护结构数目。
       其中5和3是根据少量研究资料和经验总结出来的,还需要大量的相关研究进一步证明。
        2、建筑物热负荷计算
       考虑到相邻房间通常情况下不同时使用,其不同步供暖的概率α≤1,可采用以下公式计算建筑物传热量:
        Q = Qw+α∑Ql
       式中:Q —建筑物热负荷  W
       Qw—外围护结构的热负荷  W
       α—不同步供暖概率  取值:0.33~1.0
       Ql —邻室传热热负荷  W
       α的取值和相邻房间的用热规律有关系,一般家庭正常生活规律,α值取0.33;当各房间都同时使用时,α值取1.0。


       3、地面散热量的计算
       碳晶地暖系统是通过地面提供热量弥补建筑物的热量损失,维持房间温度,提供舒适、温暖的环境。主要通过辐射和对流向建筑物提供热量,其发热量计算如下:
q=qf+qd
qf=5×10-8[(tpj+273)4-(tfj+273)4]
qd=2.13x(tpj-tn)1.31
式中:q  —单位地面面积的散热量 W/m2
      qf —单位地面面积辐射传热量 W/m2
      qd —单位地面面积对流传热量 W/m2
      tpj—地面平均温度 W/m2
      tfj—室内非加热表面的面积加权平均温度 ℃
      tn —室内计算温度 ℃。
       单位地面面积的散热量和向下传热损失,均应通过计算确定。对于碳晶发热材料供暖系统,目前还没有规范数据可供查阅参考,根据经验数据,此损失可按照总供热功率的5%~10%计算,此数据还有待大量的实验和相关研究以及实际工程应用中进一步论证。确定地面所需的散热量时,应根据房间热负荷扣除来自上层地板向下的传热损失。


       从以上表述中,表面上看上去每个房间的采暖负荷增大,建筑物的能耗比传统供暖系统的能耗增大。但实际运行过程中,所有房间都同时开启的时间很少,即同时使用系数取小值,通常取0.33左右,使得实际运行费用比传统供暖系统低很多。即使每个房间都同时开启,此时内围护结构的邻室传热取值可忽略不计,达到同样的采暖效果就缩短了室内供暖的供电时间,通常实际采暖供电时间仅为6~8小时左右。


       4、结论
       碳晶发热材料辐射供暖系统是一种极具发展前途的供暖方式,与传统的供暖方式不同,碳晶发热材料辐射供暖系统以其舒适、卫生、不占房间使用面积、节能、环保、便于局部供暖等优点被广大消费者认可,在工程实践中得到越来越广泛的应用。本文对碳晶发热材料辐射供暖系统设计负荷中邻室传热的问题进行了分析说明希望各专业同行共同努力,使得此系统在工程运用中更加完美,促进碳晶科技在暖通行业的应用和碳晶新型供暖系统在此行业的迅速发展。



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