火用分析法在供暖末端方式选择中应用.pdfVIP

2011阜 建筑热能通风空调 ·59· 火用分析法在供暖末端方式选择中的应用 祖文超左廷荣王佃友齐敏霞李鑫 山东省建筑设计研究院 摘 要：不同形态的能量在相互转换时具有量的守恒性和质的差异性这两重性质。火用作为一种能量，具有能量的 量纲和属性，是能量中“量”和“质”统一的部分，揭示了能量在传递和转换过程中能质退化的本质。为了确定不同 供暖末端方式能量损失的性质、大小、分布及探求提高能量利用率的方向和措施，本文从能量利用角度出发，依据 了热力学第一定律和第二定律，对不同的供暖末端方式进行了火用分析，对系统的性能及节能效果进行了全面的评 价，为系统的设计提供了理论依据。 关键词：能质供暖末端火用分析 目前，供暖的散热方式主要有三种：散热器、地板 物体表面进行辐射换热的同时，与房间里面空气进行 辐射和风机盘管。每种末端散热设备都有各自不同的 对流换热，从而维持房间一定的温度要求。该方式有 传热机理及采暖特点，因而也就具有不同的使用条件 室内温度分布均匀、温度梯度好、热舒适性高等优点。 和舒适性。本文结合热力学第一定律和第二定律，从 能量的数量关系和能质关系出发，提出了末端散热系 1．2不同末端散热方式的舒适性分析 统的火用平衡方程，分析了系统性能及其节能效果，来 影响室内热舒适性的因素主要包括室内空气温 指导供热系统的工程设计。 度、湿度和气流速度等13]，而这些因素不仅与送入室内 的热量有关，还受控于散热末端形式、安装位置及散热 1 不同末端散热方式的特点及舒适性分析 量中对流和辐射所占比例。对流散热器和风机盘管是 以对流散热为主的采暖方式，这种采暖方式不但造成 1．1不同末端散热方式工作原理 室内温度的不均匀分布，而且室内空气对流易造成飞 散热器作为传统的供热形式，已经得到了广泛的 尘、空气干燥等，影响室内舒适度。地板辐射采暖方式 应用。水在散热器内降温向室内供热达到采暖的目 中辐射传热占主导地位，大部分的热量通过地板表面， 的，散热器表面在与房间空气进行自然对流换热的同 以热辐射的形式向外传递，从而加热各围护结构内表 时，也与房间内物体表面进行着辐射热交换。常见的 面以及室内各物体表面，提高其表面温度，从而提高室 散热器主要以对流散热为主，对流散热占总散热量的 内的平均辐射温度，减少人体的热辐射损失，同时也符 75％左右I”。散热器具有结构简单、使用寿命长、稳定性 合“暖人先暖脚”的中医理论，因此热舒适度高。在建 好等优点。 立相同的舒适度条件下，辐射散热方式比对流散热方 风机盘管是由小型通风机、电动机和盘管(空气 式的热效率要高，室内气温一般可比传统散热器供暖 换热器)等组成的。它是一种强制对流散热设备，盘管 时低2。C一30Ct41。同时低温热水地板辐射供暖所需水温 管内流过冷冻水或者热水时，它借助通风机不断地循 低，可广泛利用太阳能、地热能、污水余热等可再生能 环所在房间的空气，使空气通过盘管表面时被冷却去 源和低品位能源【习。 湿或加热，以维持房间一定的温度和相对湿度【习。风机 盘管有布置方式灵活、控制方便、启动时间短等优点。 2末端散热方式火用分析及比较 低温热水辐射地板供暖以不高于60C的热水为 热媒，在加热管内循环流动，加热地板，使地板表面温 2．1火用分析模型的建立 度升高，被加热后的地板表面作为散热面，与房间内 对于末端散热系统，其火用平衡如图l所示，在图 ·60·