采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究

楊美玉

(保定源盛房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，河北保定 071000)

隨著生活水平的提高，人們對室內(nèi)熱舒適的要求日益提高［1］。同時(shí)，為了緩解日趨緊張的能源和環(huán)境壓力，國家頒布了階梯電價(jià)、節(jié)能減排等一系列政策。在這些新形勢下，建筑行業(yè)研發(fā)和應(yīng)用節(jié)能高效的采暖技術(shù)顯得至關(guān)重要。

1 采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)

圖1為采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，該系統(tǒng)由電源線、電熱絲、電熱管(PE-X管)、超導(dǎo)液、檢修口和溫控器組成。

圖1 采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)原理

電熱管內(nèi)80%的空間充有超導(dǎo)液，兩端密封，電熱絲貫穿電熱管并與電源線連接。當(dāng)打開溫控器開關(guān)時(shí)，220 V的電流將通過電源線輸入給電熱絲，逐步將電熱管內(nèi)的超導(dǎo)液加熱到45℃，電熱管將熱量傳遞給地板，從而實(shí)現(xiàn)地板輻射采暖。

溫控器能夠根據(jù)用戶自行設(shè)置的室內(nèi)溫度來控制輸入給電熱絲的電流。系統(tǒng)一般采用兩根電熱絲，一根工作，一根備用。當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，為了盡快使室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值，兩根電熱絲同時(shí)工作。當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值后，備用電熱絲停止工作。若室內(nèi)溫度超過設(shè)定值，溫控器將切斷電流輸入。

由于采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)屬于地板輻射采暖系統(tǒng)，其具有地板輻射采暖的良好熱舒適性。用戶可隨時(shí)控制系統(tǒng)的開關(guān)及設(shè)置所需室內(nèi)溫度，室內(nèi)采暖更加靈活自主。此外，超導(dǎo)液具有較好的蓄熱能力，系統(tǒng)可利用低谷電進(jìn)行蓄熱。

2 實(shí)驗(yàn)研究

為了研究該系統(tǒng)的熱性能和節(jié)能性能，筆者對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并和傳統(tǒng)電熱地纜采暖系統(tǒng)進(jìn)行了比較。為了便于比較，選用了7 m長×6 m寬×3.2 m高的兩個(gè)朝向(坐南朝北)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)都相同的單層獨(dú)立房間分別安裝了采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)和電熱地纜采暖系統(tǒng)。施工過程中，前者的鋪設(shè)從上至下為:8mm厚木地板+10mm厚混凝土+充有超導(dǎo)液的電熱管+鋁箔+120mm厚的聚苯乙烯板;后者的鋪設(shè)從上至下為:8mm厚木地板+10 mm厚混凝土+電熱地纜+鋁箔+120 mm厚的聚苯乙烯板。實(shí)驗(yàn)階段兩個(gè)房間的室內(nèi)設(shè)定溫度都為21℃，實(shí)驗(yàn)過程中通過銅康銅熱電偶測量室外溫度、室內(nèi)溫度和采暖系統(tǒng)溫度，采用CR10X數(shù)據(jù)自動化采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)存儲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用單相電表記錄各采暖系統(tǒng)的耗電量，采用紅外氣體分析儀測量房間的換氣次數(shù)，采用MR-4輻射熱計(jì)測量太陽輻射熱。通過溫控器和時(shí)間控制器共同控制供暖系統(tǒng)的啟停。

分別在離地板2 m處、地板表面、電熱管表面和電熱地纜表面布置若干個(gè)溫度測點(diǎn)，于2011年12月5日12時(shí)～2011年12月7日12時(shí)，對兩種電熱地采暖系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2～圖4所示。

由圖2可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)的室內(nèi)溫度最高為21℃，最低為17.5℃，平均室內(nèi)溫度為19.2℃。由于超導(dǎo)液具有一定蓄熱能力，因此，室內(nèi)溫度波動較小。

由圖3可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)的地板表面溫度最高為23.7℃，最低為21.5℃，平均值為22.8℃。實(shí)驗(yàn)期間，采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)的平均地板表面溫度高于電熱地纜采暖溫度的地板表面溫度平均值。同時(shí)，由于超導(dǎo)液的蓄熱能力，前者的波動明顯小于后者。同樣，電熱管表面溫度波動也小于地纜表面溫度波動。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)和電熱地纜采暖系統(tǒng)的耗電量分別為85.1 kWh和106.3 kWh，前者比后者節(jié)電約20%。由此可見，采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)具有更好的熱性能和節(jié)能性能。

圖2 室外溫度及兩采暖系統(tǒng)室內(nèi)溫度變化

圖3 兩采暖系統(tǒng)地板表面溫度變化

圖4 電熱管及地纜表面溫度變化

3 結(jié)語

1)采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)室內(nèi)溫度波動小，熱性能好，具有更好的熱穩(wěn)定性;2)同傳統(tǒng)的電熱地纜采暖系統(tǒng)相比，節(jié)能效果顯著;3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建及運(yùn)行分析，采用超導(dǎo)液的地板電采暖系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用分別約為13元/m2和12.5元/m2，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

［1］亢燕銘，徐惠英.地板輻射采暖的節(jié)能效應(yīng)分析［J］.暖通空調(diào)，2001(4):4-6.

［2］黎文安.西安市既有建筑節(jié)能改造技術(shù)與效果評價(jià)［J］.山西建筑，2010，36(2):266-268.

［3］張竣業(yè).國內(nèi)電采暖的幾點(diǎn)思考［J］.供熱制冷，2012(2):50-51.