袁恩澤

（甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅蘭州 730030）

太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)是一種新型的技術(shù)，同時(shí)具有實(shí)用性與環(huán)保性的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，采暖系統(tǒng)主要利用地埋管內(nèi)低溫?zé)崴岣叩孛鏈囟?，地面在這一作用下可以放射遠(yuǎn)紅外線，通過對(duì)人體的熱輻射使其能夠感受到溫暖。經(jīng)過對(duì)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)通水間斷時(shí)長(zhǎng)是對(duì)該系統(tǒng)供暖性能的影響因素之一，為了加強(qiáng)該材料供暖性能，下面圍繞這一問題展開分析：

1 太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)與影響因素

本文討論的太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)的集熱器采用全玻璃真空管集熱器，全玻璃真空管采用串聯(lián)的方法，利用系統(tǒng)中真空管儲(chǔ)熱水箱對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供暖。針對(duì)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行分析，為了了解通水間斷時(shí)長(zhǎng)的影響，需要深入分析通斷模式的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，供暖水泵運(yùn)行的最短安全時(shí)長(zhǎng)是5min，為了避免低溫環(huán)境下管路凍結(jié)問題，建議將間斷時(shí)長(zhǎng)縮短。通水間斷時(shí)長(zhǎng)對(duì)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)供暖性能存在影響，下面從室外環(huán)境、供水與回水溫度等方面分別展開討論：

室內(nèi)供暖過程中，采暖系統(tǒng)內(nèi)能變化量一方面散發(fā)到周圍環(huán)境中，另一方面則透過地板作為房間溫度的供給，計(jì)算內(nèi)能變化量，需要通過式（1）：

式中：Qt-采暖系統(tǒng)內(nèi)能變化量；Qw-采暖系統(tǒng)的供熱量；Qs-采暖系統(tǒng)的熱損失量。計(jì)算過程中因?yàn)楣┗厮苈放c地暖管內(nèi)滯留的熱水、水箱儲(chǔ)存的熱水量小，所以計(jì)算采暖系統(tǒng)內(nèi)能變化量期間可以將其忽略。

采暖系統(tǒng)損失熱量在總內(nèi)能變化量中占比用熱損失率表示，計(jì)算公式如下：

設(shè)計(jì)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)，主要能源是靠水泵提供，同時(shí)水泵也是關(guān)鍵耗能設(shè)備。所以，采暖系統(tǒng)運(yùn)行期間產(chǎn)生的能耗，也可以被認(rèn)為是水泵電能消耗。計(jì)算實(shí)耗功率，可以按照式（3）進(jìn)行：

式中：Pd-水泵的額定功率；PLR-實(shí)際輸出功率、額定輸出功率負(fù)荷比。計(jì)算實(shí)耗功率期間，有可能會(huì)出現(xiàn)水泵負(fù)荷、流量變化與負(fù)荷恒定的現(xiàn)象，需要適當(dāng)調(diào)整計(jì)算公式得出水泵額定消耗功率。

另外，為了判斷通水間斷時(shí)長(zhǎng)對(duì)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)供暖性能的作用，技術(shù)人員需要掌握建筑耗熱量，作為判斷太陽能保證率的依據(jù)，計(jì)算公式如下：

式中：QH-建筑耗熱量；QHT-維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量；QINF-空氣滲透耗熱量；QIH-建筑環(huán)境內(nèi)部產(chǎn)生的耗熱量。太陽能保證率是太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)運(yùn)行與評(píng)估的關(guān)鍵性指標(biāo)，計(jì)算太陽能保證率公式為：

通過計(jì)算與分析可知，周圍環(huán)境是太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)供暖性能的主要影響因素，如果太陽輻射強(qiáng)度相同，且每日最大強(qiáng)度出現(xiàn)時(shí)間一致，需要觀察溫度數(shù)據(jù)，并且對(duì)比太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)的供暖效果。

最初通水階段，供水的溫度提升速度較快，但是迅速趨于平穩(wěn)，當(dāng)供水結(jié)束之后，供水管內(nèi)溫度便會(huì)迅速降低，由此可見供水管路的散熱效果良好。采暖系統(tǒng)內(nèi)部的回水溫度在供暖初期階段呈現(xiàn)“先降低后提升”的變化態(tài)勢(shì)，主要原因是熱水停留在管路內(nèi)，受到散熱性的影響溫度快速降低，地暖管內(nèi)滯留的熱水輸入到水箱中，熱水置換結(jié)束之后繼續(xù)保持通水的狀態(tài)，從而回水溫度開始回升，最終維持平穩(wěn)狀態(tài)[2]。

根據(jù)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)，供暖過程中短期內(nèi)每日水箱水溫的情況并沒有明顯的變化，因?yàn)楣┡跗谒疁厥冀K保持同一溫度，上下波動(dòng)并不明顯，而且周圍環(huán)境條件也比較接近，所以導(dǎo)致供回水溫差的原因是供暖間斷時(shí)長(zhǎng)的差異。如果間斷時(shí)長(zhǎng)增加，那么熱水在地暖管中停留的時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，增加供回水的平均溫差。

太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)供暖性能方面，處于供暖階段，系統(tǒng)內(nèi)能變化量大致接近，所以如果供熱量增加，熱損失會(huì)隨之減少[3]。通水間斷時(shí)間越長(zhǎng)，供應(yīng)熱量也會(huì)增加。水泵處在運(yùn)行狀態(tài)下，運(yùn)行的時(shí)間一致，通水間斷時(shí)間短，啟停次數(shù)增加，那么采暖系統(tǒng)運(yùn)行導(dǎo)致能耗便會(huì)增加。

2 通水間斷時(shí)長(zhǎng)對(duì)采暖系統(tǒng)性能影響的建議

通過分析可知通水間斷時(shí)長(zhǎng)是采暖系統(tǒng)性能的重要影響因素，鑒于此提出以下建議：①優(yōu)化通斷模式，使系統(tǒng)內(nèi)的供回水溫差提升，盡可能的降低管內(nèi)部熱損失，太陽能資源得到充分利用。太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，為了能夠獲得理想的供熱調(diào)節(jié)成效，建議廣泛應(yīng)用通斷模式；②采暖系統(tǒng)運(yùn)行初期階段水溫一致，室內(nèi)環(huán)境條件相近，通水間斷時(shí)長(zhǎng)固定，所以在最佳間斷時(shí)長(zhǎng)的條件下，采暖系統(tǒng)所得供熱量也達(dá)到最大值，有利于降低能源耗損與熱損失；③針對(duì)太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)的相關(guān)性展開分析，發(fā)現(xiàn)除通水間斷時(shí)長(zhǎng)外的其他因素與供熱量也有明顯相關(guān)性，尤其是供水溫度。如果系統(tǒng)內(nèi)部的供水溫度提升，產(chǎn)生的供熱量也會(huì)相繼增多[4]。若供水溫度大于回水溫度相關(guān)系數(shù)，那么回水溫度便會(huì)降低，同時(shí)供熱量提升。除此之外，環(huán)境溫度也是非常關(guān)鍵的影響因素，在所有因素中相關(guān)性較小的有風(fēng)速、循環(huán)流量；④太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)運(yùn)行期間，技術(shù)人員必須要結(jié)合室內(nèi)溫度需求調(diào)整通水間斷時(shí)長(zhǎng)，保證高溫?zé)崴梢院褪覂?nèi)地板層充分接觸，盡可能的延長(zhǎng)換熱時(shí)間，不僅可以有效降低系統(tǒng)內(nèi)的回水溫度與回水管路熱損失，還能夠獲得足夠的供熱量，不斷提高太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)供熱效率。

3 結(jié)語

綜上所述，通水間斷時(shí)長(zhǎng)是太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)供暖性能的非常關(guān)鍵的影響因素，如果通水間斷時(shí)長(zhǎng)設(shè)置不合理，便會(huì)增加能耗、降低系統(tǒng)供熱量，無法保證室內(nèi)溫度。所以，技術(shù)人員在調(diào)整采暖系統(tǒng)的過程中，必須要以室內(nèi)溫度采暖需求為依據(jù)設(shè)置通水間斷時(shí)長(zhǎng)，充分發(fā)揮出太陽能低溫地板采暖系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。