采暖系統(tǒng)
關(guān)注創(chuàng)建者：劉浩 創(chuàng)建時間：2015-10-15
采暖系統(tǒng)的實(shí)例教程
圖4是將水合鹽凝膠應(yīng)用于地板輻射采暖系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了四種間歇放熱。結(jié)果表明，水合鹽凝膠在地板輻射采暖系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖 4 a)地板輻射采暖系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀)地板下輻射采暖系統(tǒng)配置：1)裝飾層(木地板)；
2）相變材料管道（水合鹽凝膠的三條平行管道），3）硅橡膠加熱片，4）保溫層（玻璃纖維保溫板），5)混凝土板。地板輻射采暖系統(tǒng)中3條并聯(lián)相變材料管線可實(shí)現(xiàn)4種不同的間歇放熱順序：一次放出全部熱量（c1）；連續(xù)放出間歇熱（間歇熱放出三次）（d1）；間歇放熱兩次(e1, f1)。不同顏色的管道代表不同的放熱時間，放熱過程的順序由顏色表示（顏色較淺表示在顏色較深之前放熱）。間歇性放熱是通過用浸水剪刀切割黑色部分（稱為閥門）來實(shí)現(xiàn)的。c2, d2, e2, f2)四個序列對應(yīng)的模型溫度曲線。
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展開 熱泵采暖系統(tǒng)分為冷媒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分。本文從熱泵采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用環(huán)境負(fù)荷變化對水系統(tǒng)的要求進(jìn)行分析，提出了利用變頻技術(shù)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)流量和壓力的變化取代用閥門控制流量，增加系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性的解決方案，可以帶來明顯的節(jié)能效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
一、熱泵采暖系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)
熱泵采暖系統(tǒng)是由一連串的流體機(jī)械和熱交換器組合而成的。它主要由制冷系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、地暖管系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)四部分組成。圖1為典型熱泵采暖系統(tǒng)工作原理示意圖。
圖1.熱泵采暖系統(tǒng)工作原理示意圖
熱泵采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：
1. 冷熱負(fù)荷要求的不均勻性。
在熱泵采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，為保證在大氣溫度最低的情況下能滿足使用要求，所以按最大負(fù)荷設(shè)計(jì)并有15%左右的富裕量，而平時使用時并不能達(dá)到滿負(fù)荷，所以存在較大裕度，其中熱泵主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化使用變頻壓縮機(jī)或者并聯(lián)多臺主機(jī)來自動加載、卸載，而水泵的流量如不能隨熱泵主機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必然存在很大的能量浪費(fèi)。
除此之外，每年的氣象條件是隨季節(jié)呈周期性變化的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)中央空調(diào)水泵在滿負(fù)荷情況下運(yùn)行的時間較少，大部分時間運(yùn)行在總負(fù)荷的60%～80%之間(如圖2)。而從歐盟ERP指令中關(guān)于水泵EEI指數(shù)計(jì)算流量、時間百分比來看（如表1），歐洲采暖系統(tǒng)水泵運(yùn)行負(fù)荷更多集中在50%以下，這可能和歐洲建筑保溫效果好有很大關(guān)系。
展開 答：供熱公司保證熱質(zhì)的前提下，用戶暖氣不熱主要有以下原因：
1、暖氣系統(tǒng)阻塞；
2、二次管網(wǎng)設(shè)計(jì)布局不合理，水循環(huán)不暢；
3、暖氣年久失修，內(nèi)壁結(jié)垢，水流不暢；
4、房屋保暖措施不夠；
5、房屋裝修影響暖氣的散熱；
6、用戶家里裝有過水熱，造成水阻；
7、二次管網(wǎng)保溫不夠，熱損過大；
8、暖氣包仍使用大60暖氣包，散熱效果差；
9、房屋暖氣包組數(shù)與取暖面積不匹配；
10、暖氣系統(tǒng)是大循環(huán)，水循環(huán)速度較慢，造成上戶供水人家熱，下戶回水人家不熱；
二、散熱器專題-供熱系統(tǒng)常識
雙管系統(tǒng)
是理想的采暖系統(tǒng)，使各層散熱器進(jìn)出口水溫基本保持恒定，解決了單管系統(tǒng)中存在的上暖下冷和在同一立管上由于溫降而導(dǎo)致散熱器越來越大的問題，并為實(shí)現(xiàn)熱計(jì)量提供了可能。對于高層雙管系統(tǒng)垂直失調(diào)問題，可以通過加設(shè)溫控閥來解決。
垂直式采暖系統(tǒng)
垂直式采暖系統(tǒng)的立管鋪設(shè)在房間內(nèi)部，通常每組立管在每層內(nèi)只連接一兩組散熱器，整棟樓有多組立管。這種布局的結(jié)果是立管很明顯，不易作隱藏，影響室內(nèi)美觀。
水平式采暖系統(tǒng)
水平式采暖系統(tǒng)中，多層住戶共用一組立管，減少立管數(shù)量。這組立管可以設(shè)置在設(shè)備管道井內(nèi)，并加以保溫，立管的熱損失少。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是房間中沒有立管通過，水平管道不僅可鋪設(shè)在墻骨，也可以埋在地下，使居室更加美觀。
每單元自成一個獨(dú)立環(huán)路，便于進(jìn)行每戶一表的熱計(jì)量，從而滿足中國供暖行業(yè)新的立法要求。
系統(tǒng)元件平衡閥
平衡閥是采暖系統(tǒng)中必不可少的一個元件，它可以優(yōu)化并保持采暖系統(tǒng)的水平平衡，使采暖系統(tǒng)按設(shè)計(jì)工況運(yùn)行。
展開 國鐵楓設(shè)計(jì)了一款電動汽車，該車型使用了PTC水暖加熱系統(tǒng)。由于PTC為大功率耗電部件，制暖時對整車的動力性以及續(xù)航里程產(chǎn)生了一定的威脅，通過對策略的優(yōu)化改進(jìn)可以提高PTC制熱時汽車的經(jīng)濟(jì)性。朱成等對低溫環(huán)境下影響純電動汽車的續(xù)航里程的相關(guān)因素進(jìn)行了深入研究分析。張子琦對熱泵空調(diào)系統(tǒng)的傳熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，通過優(yōu)化換熱結(jié)構(gòu)能改善系統(tǒng)的能耗。
曹曉玉通過AMEsim軟件建立空調(diào)系統(tǒng)模型，研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對系統(tǒng)能耗有較大的影響。朱波等利用電機(jī)余熱作為輔助熱源，通過優(yōu)化加熱器的控制策略得到了較低的系統(tǒng)能耗。楊君提出水暖PTC加熱器功率的自動化線性調(diào)節(jié)，通過精確化控制精度降低能耗。本文基于某公司某純電車型的開發(fā)項(xiàng)目，對控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，增加了對電驅(qū)余熱的利用，通過AMEsim軟件與Matlab聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的控制效果。
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低溫?zé)峁芾碇茻?em>系統(tǒng)
本文中低溫?zé)峁芾砑訜?em>系統(tǒng)包括對乘員艙、動力電池的加熱。其加熱結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
圖1低溫?zé)峁芾砑訜嵩砜驁D
乘員艙及電池采暖原理:PTC的發(fā)熱量將在乘員艙或電池需要加熱時為其提供熱源，熱量在水暖回路中經(jīng)過三通閥調(diào)節(jié)分配支路熱量。
展開 采暖系統(tǒng)為上行下給雙管系統(tǒng)，部分同程部分異程，散熱器全部加罩。
出現(xiàn)問題
投入使用后報(bào)告廳溫度只有10℃左右。
原因分析
（1）本工程為某政府機(jī)關(guān)的報(bào)告廳，屬間斷使用性質(zhì)，而且為短時間停留，建筑物為高大空間，也無外廊，密封性能不佳。所以單靠散熱器采暖效果不易保證，如果平時經(jīng)常維持室溫，耗能太大，不節(jié)能。如果平時關(guān)掉，到報(bào)告廳使用時又不能快速達(dá)到室溫。
（2）散熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)有同程、有異程，有的在一個支路上就同程異程兼有，造成先天水力不平衡，致使有不少散熱器發(fā)揮不了作用，即其中的流量大大少于設(shè)計(jì)流量。
解決辦法
（1）增設(shè)熱風(fēng)加值班散熱器采暖系統(tǒng)。
（2）優(yōu)化采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
（3）在夏季送冷風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)上，加裝空氣加熱器。使在冬季能送熱風(fēng)，即可滿足使用要求。
1.4辦公樓（暖通設(shè)計(jì)）
某辦公樓二層樓，雙管系統(tǒng)，干管均走在一層吊頂內(nèi)。鑄鐵散熱器，干管上下連接散熱器。
出現(xiàn)問題
二層的散熱器都熱，一層的散熱器大部分不熱。
原因分析
設(shè)計(jì)時未考慮重力壓頭的影響，所以一層二層的支管管徑一樣。二層散熱器的重力水頭與機(jī)械循環(huán)壓頭方向相反。故二層的散熱器循環(huán)水量增加，而一層的散熱器循環(huán)水量減小甚至不循環(huán)。
解決辦法
（1）當(dāng)時因一層散熱器幾乎都不熱，拆了重新安裝，返工成本太大。只能采取應(yīng)急和少返工的辦法。換了一臺容大的泵，水量揚(yáng)程都選用較大，循環(huán)起來，一層的散熱器也熱了。當(dāng)然二層散熱器就過熱了。這樣的改法，運(yùn)行電耗增加，不節(jié)能，實(shí)質(zhì)上是用大流量遮蓋了循環(huán)水量的分配不均，即系統(tǒng)的水利不平衡。
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采暖系統(tǒng)的最新內(nèi)容
液冷數(shù)據(jù)中心熱量是以液體為載體,可以直接通過熱交換接入樓宇采暖系統(tǒng)和供水系統(tǒng),滿足附近居民的供暖、溫水供應(yīng)等需求。不僅節(jié)省了能源,也為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造了附加價值。
圖4是將水合鹽凝膠應(yīng)用于地板輻射采暖系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了四種間歇放熱。結(jié)果表明，水合鹽凝膠在地板輻射采暖系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖 4 a)地板輻射采暖系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀)地板下輻射采暖系統(tǒng)配置：1)裝飾層(木地板)；
2）相變材料管道（水合鹽凝膠的三條平行管道），3）硅橡膠加熱片，4）保溫層（玻璃纖維保溫板），5)混凝土板。
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模型優(yōu)化
在采暖時保證乘員艙和電池包制熱性能的前提下提高采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，通過AMEsim軟件在原模型三通閥控制以及PID控制PTC
因而，采暖爐是否安全，已逐漸成為用戶選擇采暖系統(tǒng)的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。
為確保用戶的安全利益，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會《燃?xì)獠膳療崴疇t應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》有明確要求：“燃?xì)夤艿郎蠎?yīng)設(shè)燃?xì)夂鸵谎趸夹孤蹲詣訄?bào)警切斷裝置。”不僅如此，目前市場部分企業(yè)還推出了防止一氧化碳中毒的燃?xì)獠膳癄t，真正做到讓用戶安心采暖。
案例分析
3.1基于CRUISE M的電動車能量管理仿真實(shí)例
基于CRUISE M搭建電動車能量管理模型如圖4所示，包括整車動力傳動系統(tǒng)、電機(jī)冷卻系統(tǒng)、空調(diào)制冷及采暖系統(tǒng)和電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。在這個案例中，為了模擬較大的整車負(fù)載，駕駛循環(huán)定義為兩組US06循環(huán)。
2、
供暖用管：因其良好的保溫、施工和永久耐用性，最適合用在大廈的連接和地板下采暖管道系統(tǒng)。
3、
空調(diào)用工業(yè)用管：因其耐腐蝕性（抗酸堿鹽性）強(qiáng)，無毒無味，是化學(xué)工程、食品加工工程、綜合醫(yī)院、工業(yè)用水等方面的最佳管材。因具有耐壓強(qiáng)度高，最適合用在空調(diào)管道系統(tǒng)。
新能源汽車熱管理系統(tǒng)通常包括發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，電機(jī)、電機(jī)控制器等功率器件冷卻系統(tǒng)，電池包冷卻/加熱系統(tǒng)，乘員艙降溫與采暖系統(tǒng)。熱管理物理架構(gòu)解析從介質(zhì)流、能量流、信號流三個方面展開。
?? 案例介紹
此處以模擬整車在冬季環(huán)境下經(jīng)歷90min的采暖為例，分析在車速、空調(diào)系統(tǒng)采暖模式及進(jìn)風(fēng)模式均動態(tài)變化的條件下，艙內(nèi)溫度及流場的變化過程。
一
、緩沖水箱的作用
1、如果不使用緩沖水箱，將導(dǎo)致主機(jī)頻繁啟停。由于環(huán)路中的循環(huán)水量有限，那么就會引起主機(jī)在很短的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，主機(jī)就會停止工作，然后又會在很短暫的時間內(nèi)，水溫達(dá)到主機(jī)的啟動條件，主機(jī)又開始啟動，這樣頻繁的啟動就會大大減少主機(jī)的使用壽命和浪費(fèi)電能。不僅需要緩沖水箱，而且水箱的容量最好大一點(diǎn)
空調(diào)系統(tǒng)的采暖模式對冬季電動汽車的續(xù)駛里程具有至關(guān)重要的影響，目前，電動車因?yàn)槿狈α愠杀镜陌l(fā)動機(jī)熱源，主要采用構(gòu)造簡單、成本低廉的PTC加熱器作為補(bǔ)充。根據(jù)換熱對象的不同，PTC加熱器可以分為風(fēng)暖（加熱空氣）和水暖（加熱防凍液），其中水暖方案逐步成為主流趨勢，一方面水暖方案沒有融化風(fēng)道的隱患，另一方面水暖方案可以很好的融入到整車的液冷方案中。
