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普通住宅节源型空调热水系统及节能性研究

更新时间:2009-03-28

随着我国人口数量的逐年增加和人们生活质量的不断提高,居住房屋室内面积总量不断攀升,人均住宅面积逐渐增大。《中国经济体制改革报告2013》提出,“预计2020年中国城镇居民人均住房建筑面积将达到35平方米”[1]。以人均室内面积30平方米计算,每平方米空调冷负荷按120 W计算,人均空调负荷为3.6 kW,对于能耗来说这是个不小的数据。

1 传统空调和热水方式的能耗

1.1 空调能耗估算

对于室内面积为120 m2的三房两厅两卫一厨普通住宅,居住者为一对夫妻加两个子女的普通四口之家,为了满足舒适性要求一般需要安装4台总制冷量为6匹的空调器(卧室空调1匹/间×2间、满足3人工作学习的书房空调2匹、客厅和餐厅空调2匹,厨房不设空调)或做一套户式中央空调系统,卫生间取暖设备和生活用热水系统需要另外设置。根据家庭生活特点,这一家四口在空调季节的日常生活中对空调的使用需求情况如表1所示。

 

1 空调季节一家四口对传统空调的使用需求情况表

  

时间室内人员及活动活动空间及空调负荷缺点优点工作日工作时间10h1人在家做家务(各房间)或工作(书房)空间:各房间空调负荷:按2匹计节假日白天5h在家,5h全家外出活动在家各房间内活动空间:各房间空调负荷:按5匹计睡眠时间10h3人在家午休,夜晚4人睡眠空间:两卧室空调负荷:2匹三餐时间1.5h早、晚餐4人,午餐3人空间:两厅空调负荷:2匹下班后工作学习娱乐时间2.5h1人工作(书房),2人学习(书房),1人娱乐(客厅)空间:书房+两厅空调负荷:4匹1、做饭和使用卫生间时无法满足舒适性要求。2、无法满足对生活用热水的需求。3、能耗较大。4、送风温差大,易感冒。5、室内空气温度上热下冷。房间空气温度场在水平方向上较均匀。

由表1计算一周内该家庭空调的能耗基值(1匹能耗按735 W计算):

 

冬季时取负荷系数1.0,则冬季空调能耗:

夏季时取负荷系数0.7,则夏季空调能耗:

在第9个考核期结束时,邀请10名专家对第2层指标实际情况进行打分。根据式(17)得到施工项目安全保障水平评价体系中各指标的评价矩阵:

2.2 热水能耗估算

对于农村内部资金审计工作,在审查过程中的对上级有关拨款或接受社会捐赠得资金及物资的支出、管理情况,对国家给予国家分配农村的粮食补偿资金、各项涉农补贴资金等使用情况,对农村合作医疗等农村社会保障制度的贯彻落实等,一定要做好严格的审计工作,针对资金、政策等的发放落实做好监督审计工作。

000×150×4÷1 000×4.2×(40-5)×7÷3 600=171.5(kW·h/week)

该家庭夏季每人每天用热水量按100 L计算,热水温度按40 ℃计算,夏季自然水温按20 ℃计算,则该家庭夏季一周内的热水能耗:

对于室内面积为120 m2的三房两厅两卫一厨普通住宅,居住者为一对夫妻加两个子女的普通四口之家,为了满足热感觉的舒适性要求和生活用热水需求安装有一套节源型空调热水系统。该系统由一套主机、水管若干、室内换热器(11个)、室内送风器(15个)和控制设备组成。根据家庭生活特点,这一家四口在空调季节的日常生活中对空调和热水的需求情况如表2所示,按每人只能开启一个送风器或换热器计算。

在这期间,他找来了不同身份的人,这些人按照古意的指示怀着共同的目的来接近我,可是要不了一个星期,他们就会自动识趣地离开古意的这所大房子。

2.3 卫生间取暖能耗估算

假设该家庭冬季时每天平均使用电功率为2 kW的卫生间取暖设备2 h,则每周卫生间取暖能耗:

 

2.4 家庭空调热水及卫生间取暖能耗总值估算

冬季时,该家庭一周内的空调、电热水及卫生间电取暖能耗和:

两组母体子宫动脉血流动力学指标差异均无统计学意义(P>0.05),胎儿大脑中动脉RI、PI以及S/D值差异明显,与对照组相比,观察组RI、PI明显降低,S/D明显增高(P<0.05),见表。经Logistic二元回归分析,胎儿大脑中动脉RI、PI以及S/D值是不良妊娠结局的影响因素(P<0.05)。

 

夏季时,该家庭一周内的空调及电热水能耗和:

 

3 节源型空调热水系统简介

节源型空调热水系统是可以根据用户需要量身定做的整套系统,改变以室内面积计算空调负荷的传统方式,改成以常住人口数量及其活动方式计算空调负荷的空调方式,充分考虑常住人口空调与热水的需求,把整栋建筑、单元或单户的空调与热水系统合理的组合到一起。应用多台压缩机并联的方式进行能量调节,其中1台为变频压缩机即可。采用不设背景空调的距离人体近、送风温差小的室内个性化送风装置,无论使用者在厨房、餐厅还是卫生间都可享受到优质的空调和热水服务。与传统空调相比,对于人均使用面积超过10平方米的室内空间有较大的节能潜力。

节源型空调按使用功能分为外置冷热源型和冷热自控型。其中外置冷热源型适于住宅等建筑内部使用,而冷热自控型与工作台结合后经过安装脚轮和采用桌面折叠技术后成为可应用于室外空间的便携式空调工作台,适于野外作业和现场办公等场合使用。

假设该家庭使用电热水器,冬季每人每天用热水量按150 L计算,热水温度按40 ℃计算,冬季自然水温按5 ℃计算,则该家庭冬季一周内的热水能耗:

冬季时,因洗菜有热水、烹调时有余热散出而不会感到寒冷,而切菜时会感到冰冷,在砧板下方放置一个换热器就可以解决厨房冬季热舒适的问题,需要热量约300 W。夏季在人体烹调位置的上方设置送风器向下送20 ℃凉风,所需冷负荷约1 kW。

4 节源型空调热水系统的舒适性

4.1 卧室舒适性

卧室的首要功能是睡眠,人类1/3的时间要在床上度过,睡眠的质量决定工作学习效率的高低和身体与精神的健康,睡眠的舒适性对睡眠质量有较大的影响。对于南北长4.5 m、东西宽3.6 m、层高2.8 m的卧室房间,夏季时只需要900 W左右的冷量,冬季需要2 kW左右的热量就可保证1.8 m宽的床上人员的睡眠舒适性,模拟温度云图如图1所示。应用此空调方案,卧室房间床周围空气温度夏季可控制在28℃左右,冬季可控制在18℃左右。

  

(a)夏季温度云图(室外气温35 ℃,冷量约900 W,床上方20 ℃、0.15 m/s送风,窗口引进新风13 m3/h)(b)冬季温度云图(室外气温5 ℃,床下方2 kW换热器,窗口引进新风14 m3/h)图1 卧室房间温度云图

4.2 书房舒适性

冬季采用桌下换热器取暖的方式,用于夏季的送风器与桌上照明灯结合到一起向周围的用餐者送风。按照每名用餐者需要500 W冷负荷或热负荷计算,4人需要冷热负荷2 kW左右。

  

(a)夏季温度云图(室外气温35 ℃,冷量约400 W,24 ℃送风,上风速0.6 m/s上倾45°、下风速0.3 m/s上倾35°)(b)冬季温度云图(室外气温3 ℃,热量约1 700 W,40 ℃送风,上风速0.4 m/s下倾10°、下风速1.0 m/s下倾15°)图2 书房个性化送风温度云图

4.3 客厅舒适性

胆囊炎包括急慢性两种,其中,急性胆囊炎属于较为常见的一种外科急腹症[1-2]。近年来,伴随着微创技术的提出,经皮肝胆囊穿刺置管引流术得到广泛应用[3],其结合腹腔镜胆囊切除术,能产生良好的疗效,创伤小,安全性高。本研究旨在探讨经皮肝胆囊穿刺引流术联合腹腔镜胆囊切除术在急性胆囊炎中的应用价值。现报道如下。

对于长8.4 m,宽4.5 m的客厅和餐厅相通的房间,采用单位沙发独立送风的方式,无论冬夏只需400 W左右的冷负荷或热负荷就可满足个人对空气温度的舒适性要求,模拟温度云图如图3所示。

  

(a)夏季温度云图(室外气温35 ℃,冷量约400 W,单位沙发上方24 ℃、0.3 m/s送风)(b)冬季温度云图(室外气温5 ℃,单位沙发下方400 W换热器)图3 客厅房间个性化送风温度云图

4.4 餐厅舒适性

对于一间长4.5 m、宽4 m,办公桌放置于房间中央的书房,采用桌面和桌下双风口共同送风的方式,当夏季室外气温35℃时,所需冷量约400 W就可满足舒适性基本需求;冬季室外气温5℃时,所需热量约1.5 kW可满足舒适性要求。模拟温度云图如图2所示。应用此空调方案,人体周围空气温度夏季可控制在28℃左右,冬季可控制在18℃左右,还能有效避免传统空调冷空气下沉导致的头热脚凉状况对人体健康的不良影响。

4.5 厨房舒适性

安道麦公司将不断丰富产能和产品线,提供全面的作物保护解决方案,同时加强与渠道的合作和对农民的服务。安道麦将秉承在中国的使命,努力成为为农民提供全面、高质量、简便化农业解决方案的领先企业。

4.6 卫生间舒适性

夏季不需要空调,只需洗澡要用热水。冬季不仅需要洗漱洗衣用热水,洗澡时还需要取暖,取暖热量2 kW。

5 节源型空调热水系统的能耗

000×100×4÷1 000×4.2×(40-20)×7÷3 600=65.3(kW·h/week)

由表2计算一周内该家庭空调和热水的能耗基值(制冷能效比按3计算,制热能效比按3.6计算,负荷系数按1.3计算):

Pw=(2×10×5+6.5×5×2+4×10×7+2×1.5×7+6.5×2.5×7+171.5)÷3.6×1.3=271.3(kW·h/week)

Ps=(1×10×5+2.7×5×2+1.8×10×7+2×1.5×7+2.1×2.5×7)÷3×1.3=113.0(kW·h/week)

夏季时冷热同取,利用空调冷凝器放出的热量加热生活用热水。洗漱用热水的排水中仍然含有较多的热量,冬季时如果洗漱热水的排水经过管路流经主机室外侧换热器,可以明显提高主机的工作效率,起到更加节能的效果。

6 两种空调热水系统比较

6.1 系统比较

传统空调方式需要配备多套空调器或采用一拖多的户式中央空调系统。

对于多套空调器的方式,室外机数量多、布置分散、一般不方便安装和维修;室内机安装位置受限;不能生产热水。

对于户式中央空调,采用一套室外机,室内机布置较灵活;由于室内外机之间要靠制冷剂管路连接,铜材管路较长,分歧接口较多,制冷剂容易泄露且投资及维护费用较高;目前没有与热水系统相结合;负荷配置和使用舒适性与空调器相比没有明显优势。

1∶500模拟法地形图测绘,在以往“测量基础”课程综合实践中一般采用经纬仪配合水准尺的方法测绘,其特点有:距离测量采用视距测量方法,高程测量采用三角高程测量方法,需要观测的数据和计算的数据较多;采用极坐标的方法展绘出特征点的位置。利用经纬仪测图不仅外业计算工作量大,测图速度慢,而且与全站仪数字测图按坐标展点的方法不同,不利于学生后续对全站仪数字测图的理解。

 

2 空调季节一家四口对节源型空调热水的需求情况表

  

时间室内人员数量及活动活动空间及空调负荷缺点优点工作日工作时间10h1人在家做家务(各房间)或工作(书房)空间:各房间冬季空调负荷:2kW(按卧室负荷计算)夏季空调负荷:1kW(按厨房负荷计算)节假日白天5h在家,5h全家外出活动在家各房间内活动空间:各房间冬季空调负荷:6.5kW(按3人在书房、1人在卧室计算)夏季空调负荷:2.7kW(按1人在厨房、1人在卧室、2人在书房计算)睡眠时间10h3人在家午休,夜晚4人睡眠空间:两卧室冬季空调负荷:4kW夏季空调负荷:1.8kW三餐时间1.5h早、晚餐4人,午餐3人空间:餐厅冬季空调负荷:2kW夏季空调负荷:2kW下班后工作学习娱乐时间2.5h1人工作(书房),2人学习(书房),1人娱乐(客厅)空间:书房+客厅冬季空调负荷:6.5kW(1人洗澡)夏季空调负荷:2.1kW(1人卧室休息)1、温度场不均匀。2、室内换热器和送风器数量较多。每户一套中央空调与热水联供系统,根据常住人口数量选择主机容量,节能效果明显。热水负荷冬季热水负荷:171.5kW·h/week夏季热水负荷:65.3kW·h/week(冷热同取)

节源型空调热水系统采用一套室外机,用水作为冷热媒,方便维修;水管路施工相比铜管路施工灵活价低,可以较方便地在需要之处设置空气—水换热器,能为厨房、卫生间等处提供舒适性保障;冷热同取,提供生活用热水;采用局部空调空间法,减少空调负荷,节约能源;利用多台压缩机智能运行技术为系统提供适量的冷热量。

6.2 舒适性比较

传统空调意在创造均匀的室内温度场,不能满足因人而异的温度要求;避免不了室内空气上热下冷的现象,不能满足人体各部位对温度的不同需求;其室内冷热源与个体的距离较远,送风温度较低,风量较大,作用时间长。

节源型空调热水系统采用局部空调空间法,供独立个体使用;室内冷热源距离人体近,送风温度较高,风量较大,能在较短的时间内使人体周围空气的温度达到舒适性的要求;可以根据人体活动和血液循环的特点合理控制人体各部位周围空气的温度,满足不同个体及其不同部位的舒适性要求。

6.3 节能性比较

传统空调与电热水器冬季每周能耗和约472 kW·h,夏季每周能耗和约256 kW·h。而节源型空调热水系统冬季每周能耗约271 kW·h,夏季每周能耗约113 kW·h。节源型空调热水系统的能耗仅为传统空调与电热水器能耗的50%左右。

7 结论

节源型空调热水系统是以创造局部舒适性空调空间和满足生活用热水量为目的,根据个体的数量及其活动方式计算冷热负荷,冷热同取,减少贵重材料使用量,采用多台压缩机智能运行及室内换热器智能启闭节能技术的中央系统。节源型空调热水系统新型的负荷计算及其使用和控制方式,能够使普通住宅建筑的空调和热水能耗明显降低。

他是中国杂交水稻事业的开创者,被誉为“当代神农”。50多年来,他始终在农业科研第一线辛勤耕耘、不懈探索,为人类运用科技手段战胜饥饿带来绿色的希望和金色的收获。他的卓越成就,不仅为解决中国人民的温饱和国家粮食安全的保障作出了贡献,更为世界和平和社会进步树立了丰碑。

1 文献总体情况 共检索到符合纳入标准的文献19篇,其中个例报道17篇[3-19],共18例患者,临床研究2篇[20,21]共16例患者。17篇个例报道中,中文文献3篇共3例患者,英文文献12篇、西班牙文文献2篇,共15例患者。2项临床研究均为英文文献,一项为回顾性临床研究共8例患者[20],另一项为随机对照临床试验共8例患者[21]。患者涉及15个国家,其中新西兰16例,中国3例,澳大利亚3例,美国、阿根廷、巴西、法国、韩国、加拿大、黎巴嫩、墨西哥、瑞士、土耳其、意大利、印度各1例。

参考文献

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[2] 刘飞,张栋梁.办公桌冬季个性化送风非稳态模拟研究[J]. 桂林航天工业学院学报,2015,20(3):316-319.

[3] 刘飞,张栋梁.办公桌夏季个性化送风模拟研究[J].桂林航天工业学院学报,2014,19(3):216-220.

[4] Liu Fei, Zhang Dongliang. Research on Desk Personalized Ventilation in Winter Based on CFD[J]. The Open Mechanical Engineering Journal, 2015: 411-415.

[5] 刘飞,张栋梁,杨建明,等. 夏季自然通风房间工作台专用空调研究[J].低温与超导,2016,44(1):81-86.

[6] 刘飞,朱辉. 卧室节能空调和取暖方案的模拟研究[J].低温与超导,2017(2):82-87.

[7] 杨小进.办公建筑应用工位空调的能耗模拟研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009.

[8] 端木琳,沈胜强,孙宇明.个性化通风系统的热舒适性分析[J].暖通空调, 2007,37(2):31-37.

[9] 王萌,徐奇,周健伟.工位空调系统的能耗研究[J].节能技术,2008,26(2):123-128+135.

[10] 李俊,孙淑凤,狄洪发,等.动态条件下人体对个体送风的热反应研究[J].暖通空调,2005,35(10):17-22.

 
刘飞
《桂林航天工业学院学报》2018年第01期文献

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