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空气源热泵用于住宅地板辐射供暖的实测研究

1引言

南京地处长江下游、夏季湿热、冬季潮冷，低于5℃的有60多天。在计划经济时代，划为非采暖区。不设采暖空调时，冬季室内温度低于热环境卫生学下限标准，影响工作、生活以至人体健康。近年来家庭多采用冷暖空调的方法，舒适性差，能耗高，各房间温度不均匀。对于房间多、建筑面积大的住宅及别墅，则多台空调难于合理布置，惟有增加投资、牺牲部分建筑空间，采用住宅中央空调系统。南京的情况在长江中下游地区及至整个冬冷夏热地区有代表性。住宅空调采暖方式的多样性是老百姓的现实需求，是市场的呼唤，也是暖通空调工作者义不容辞的职责。

辐射供暖因其节能、舒适，不占用室内使用面积等突出特点，已在北京地区获得大面积应用。但若要在南方地区推广应用，最好能同时解决夏季供冷问题。换言之，首先要面对热泵作热源带地板供暖的效果和技术经济性问题。由于空气源热泵在南京地区的成功使用有不少先例（当然，不是作为地板供冷暖的冷热源），加之作为家用设备，要综合考虑设备价格、质量、运行费等因素，为便于推广应用，恐怕首选还是空气源热泵。所以在本项目中，选用国产空气-水热泵机组（热泵式冷热水机组）。

2实验住宅概况

实验住宅位于南京市东郊新建的仙林地区大学城，依傍仙鹤山麓，空气清新，风景秀丽。由于位于市郊，冬季室外温度低于市区。该住宅为一跃层公寓楼房，位于五偻。总建筑面积约160m2。图1为底层住宅平面图。为使来方者实际体验地暖效果，楼下地面铺设地砖，路层地面铺设复合木地板。考虑到夏季供冷时地面可能结露以及地冷暖的效果，大多数家具选用带腿的，或垫胶皮使其离开地面。

图1实测住宅底层平面图

该住宅位于公寓楼的东端,东、南、北三面外墙，由于南京市尚未推广执行节能标准，外墙均为24墙，未加保温材料。窗户均为单层玻璃塑钢窗。为了使跃层好用一些，装修时在屋顶室内侧贴装了20mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板。

3地板采暖系统及热泵机组

由于该住宅邻室和楼下尚未有住户入住，故皆按不采暖房间考虑。负荷计算结果表

明，室内设计温度取18℃和16℃时的热负荷分别为12.9kW和11.7kW，按建筑面积160m2计算，单位面积负荷分别为约81和73W/m2。

地暖管采用进口生产线及进口原料、国内生产的交联聚乙烯（PEX）管，管径DN16，

管间距25～35mm，沿外墙处密，内区疏。为便于调节，楼下分5个回路，跃层3回路，可通过供回水集水器上的阀门进行开关。采用双回路布置方式以尽量均匀地面温度。各回路管长基本一致，以便阻力平衡，水量均匀。管底铺20mm厚苯板，填充层30mm厚碎石混凝土，找平层约20mm，国上地砖，约60～70mm。系统中加装了压力表、流量计，热泵机组单独安装了电表，用来进行实测、统计和运行控制。

为了做使用效果的实测对比，在楼下和跃层各关闭一个房间的水阀，实际采暖面积约124m2，16℃采暖负荷约9kW。采用国产的分体式风冷热泵冷热水机组，额定制热量

9.7kW，机组配用进口全封闭涡旋式压缩机，功率3.08kW。轴流风机功率0.1kW。水泵额定流量2.2m3/h，扬程15～20m，功率0.37kW。热泵机组总功率3.55kW。

设备初投资：热泵机组约12000元，地板管约8000元（除去前后阳台、浴厕的浴

缸、大便器、厨房的橱柜等部位以外，实铺地板管面积约120m2），总投资约135元/m2建筑面积

5围护结构内表面平均温度与作用温度

为了研究热泵-地板采暖使用效果和运行规律，对该住宅进行了围护结构表面温度和室温的实测。围护结构表面温度用ST60非接触测温仪（美国制）测得，室温和室内相对湿度用HMP46型温湿度计（芬兰制）读取。一般在白天每3～4小时测定一次。

表2为2002年1月22日实测数据。当日天气晴，室外温度7至-3℃。热泵在前一天晚上停机，22日上午8时开机，表中三组数值分别为书房、卧室和餐厅的测定值。每组中4列数值的测定时间分别为8：00、12：00、15：00和21：30。为了作采暖和不采暖房间对比，餐厅的地板管环路关闭，可以看出，北窗内表面温度随室外气温有较大波动，

（东、北）外墙温度有一定波动，内墙和室内温度变化很小。而书房和卧室随着地面温度的升高，围护结构内表面温度和室温都有明显上升。为了进一步研究各温度变化关系，作出了图2、图3的曲线。根据文献介绍，在室内风速很小时，作用温度可