熱泵、太陽(yáng)能、地板輻射在住宅中的應(yīng)用
               
杭州地源空調(diào)研究所有限公司   徐芹 沈華良 王其坤

摘  要：本文主要介紹了空氣源熱泵、太陽(yáng)能與新型地板輻射相結(jié)合的系統(tǒng)在杭州某小區(qū)住宅中的應(yīng)用，體現(xiàn)了該系統(tǒng)高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：空氣源熱泵  太陽(yáng)能  地板輻射采暖

Application of Heat pump, solar energy, radiant floor heating system in residence
Abstract: This paper mainly introduces the integrated use of heat pump, solar energy, the new radiant floor system for a residential application, reflecting the characteristics of energy efficiency, , environmental protection of the system.
Keywords: Air source heat pump, solar energy, floor radiant heating

0．引言

   住宅的空調(diào)、供熱系統(tǒng)采用空氣源熱泵、太陽(yáng)能及新型地板采暖系統(tǒng)，利用新材料，新技術(shù)，相比傳統(tǒng)的做法更節(jié)能、更高效。

 
1．工程概述

    該小區(qū)住宅位于杭州市區(qū)，小區(qū)建筑11層，需要施工的住宅在10層，建筑面積約110m2。設(shè)計(jì)冷負(fù)荷13kW，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷10kW，生活熱水200L/d，系統(tǒng)需要滿足供冷、供熱、一年四季熱水需求。

2．設(shè)計(jì)依據(jù)

《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）；
《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50243-2002）；
《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50015-2003)；
《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50364-2005)；
 地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程（JGJ 142-2004）；
 實(shí)地勘察、業(yè)主方提供的相關(guān)圖紙資料等。

3．設(shè)計(jì)參數(shù)

4．系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
4.1.1． 空調(diào)及新型地板采暖系統(tǒng)
    夏季，風(fēng)冷熱泵型冷熱水機(jī)組作為制冷冷源，降低室內(nèi)溫度；冬季，風(fēng)冷熱泵型冷熱水機(jī)組為地板采暖系統(tǒng)提供熱源，提升室內(nèi)溫度。新型采暖地板系統(tǒng)設(shè)計(jì)供回水溫度為40℃～30℃ ，控制在10℃溫差以內(nèi)，滿足規(guī)范要求[1]。
4.1.2 生活熱水系統(tǒng)
    因太陽(yáng)能集熱器安裝在陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄外側(cè)，位置較低，采用主動(dòng)式太陽(yáng)能供熱熱水系統(tǒng)。根據(jù)太陽(yáng)能優(yōu)先的原則，若光照不夠，則空氣源熱泵熱水機(jī)組開(kāi)啟補(bǔ)足熱量；若室外溫度低于-3℃，熱泵機(jī)組工作效率相應(yīng)降低，可開(kāi)啟空氣源熱泵熱水機(jī)組內(nèi)置電加熱器，以保證熱水供應(yīng)。
4.2 主要設(shè)備選型
    空調(diào)冷熱源：風(fēng)冷熱泵型冷熱水機(jī)組一臺(tái)，內(nèi)置水泵，機(jī)組額定制冷量13 kW，額定制熱量14.5 kW，輸入功率4.2~4.5 kW。
末端：采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管安裝，側(cè)送風(fēng)形式，共六臺(tái)。
生活熱水熱源：太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)（帶控制器、水泵）、整體式空氣源熱泵熱水機(jī)組
太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)：平板型集熱器外形尺寸為2500（L）x800（H），約2m2，帶太陽(yáng)能控制箱一個(gè)。集熱器的設(shè)計(jì)選型與安裝參照相關(guān)規(guī)范[2],計(jì)算過(guò)程這里省略。
生活熱水罐：采用整體式空氣源熱泵熱水機(jī)組，制熱能力2.6 kW，水箱容積200L，額定功率：810w，帶輔助電加熱，電加熱器功率1.5 kW。板采暖：客廳、餐廳、主、次臥、書(shū)房采用新型采暖地板；兩個(gè)衛(wèi)生間采用傳統(tǒng)地板輻射采暖布管的做法。

5．系統(tǒng)安裝

5.1 空調(diào)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的安裝
    如下圖所示。安裝過(guò)程這里就不贅述。安裝位置在室外陽(yáng)臺(tái)。陽(yáng)臺(tái)內(nèi)部將全部用玻璃封包，下部留有檢修口。

 
            圖1 空氣源熱泵、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的安裝

5.2新型地板采暖系統(tǒng)的安裝
5.2.1 新型采暖地板簡(jiǎn)介
    新型采暖地板（專利號(hào)：ZL200720187091.X）有別于目前市場(chǎng)上普遍采用的地下熱水盤(pán)管+地板的采暖方式，而是將傳熱介質(zhì)直接與地板合為一體，是真正意義上的“采暖地板”。

 
        圖2    地板采暖系統(tǒng)示意圖

特點(diǎn)：
1、升溫快；
2、地板下方隔熱，單向熱輻射，熱損失?。?br /> 3、即開(kāi)即用，使用方便；
4、每區(qū)域（小到每個(gè)房間）可單獨(dú)控制和計(jì)量，方便采用集中供暖系統(tǒng)時(shí)計(jì)量計(jì)費(fèi)；
5、由下而上的供熱方式，節(jié)能舒適；
6、系統(tǒng)與地板合為一體，省去地板費(fèi)用，且裝卸便捷，容易維修。該新型采暖地板為高分子聚合物，適宜低溫?zé)崦?，?nèi)部中空，作為熱水流通渠道，板厚約10mm，每塊地板寬度為125mm,根據(jù)丈量的房間內(nèi)部尺寸，確定每個(gè)房間所需地板塊的數(shù)量和大小。
5.2.1 新型采暖地板的安裝
1．保溫層的鋪設(shè)
    地面先找平，在確認(rèn)地面符合鋪裝要求后，鋪裝保溫層。在焊件連接處需要預(yù)留槽以便安裝。預(yù)留槽的位置根據(jù)焊件的位置而定。地板四周留有適當(dāng)?shù)纳炜s縫一般在10～15mm左右。
2．連接管的鋪設(shè)
    鋪設(shè)地板前將地板與控制箱的長(zhǎng)連接管鋪設(shè)于施工圖所示位置。連接管須合理排布，鑲嵌于保溫層開(kāi)出的溝槽內(nèi)，一般保溫層溝槽深度在16～20mm間，寬度在15～16mm，略小于連接管直徑為宜，以便連接管穩(wěn)定的卡入且保溫良好。管的彎曲半徑不小于200mm，保證彎曲后不會(huì)阻礙循環(huán)暢通。 

 圖3  連接管的鋪裝

   3．連接件的安裝：
    連接件安裝需要合適的力度，以不漏為原則。連接完成就位前，需要在連接件空隙處填充保溫層，以便保溫與支撐。

圖4 連接件的安裝

                                     
4．地板采暖集中控制柜如下圖所示。內(nèi)置水泵、水箱、分集水器、板換、閥門(mén)等。

 圖5 地板采暖集中控制柜的安裝                     圖6  采暖地板、保溫層的安裝效果圖

6．結(jié)語(yǔ)

1. 風(fēng)冷熱泵型冷熱水機(jī)組、空氣源熱泵熱水機(jī)組+太陽(yáng)能供熱水系統(tǒng)，能效比約3~3.5，相對(duì)于傳統(tǒng)電加熱熱水器，節(jié)能率在30%以上。
2．新型采暖地板的優(yōu)勢(shì)：
    傳統(tǒng)地板供熱系統(tǒng)與新型采暖地板的相比,后者要節(jié)能得多。這是由于新型采暖地板系統(tǒng)供水溫度一般僅為30℃～40℃，而民用建筑傳統(tǒng)地板采暖的供水溫度宜采用35~50℃[3 ]進(jìn)行設(shè)計(jì)。從輻射供暖來(lái)看,同等舒適度的條件下, 新型采暖地板比傳統(tǒng)地板供熱達(dá)到制熱要求更快，達(dá)到相同的舒適度對(duì)供水溫度的要求更低。傳統(tǒng)地板供暖,由于鋪裝工藝要求水泥厚度在100mm左右,再加地板的厚度,它的蓄熱量很大,一般至少需要8小時(shí)以上才能達(dá)到室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度,因此傳統(tǒng)地板供暖適合于連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng),而不適合用于間歇運(yùn)行的場(chǎng)合及上班族的各分戶采暖系統(tǒng)。新型采暖地板,總厚度為40mm(30mm保溫板、10mm板材)，與普通地板的鋪裝厚度無(wú)大差別,沒(méi)有減小樓層層高,單位面積的重量只是傳統(tǒng)地板供暖方式的1/5,對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)也沒(méi)有影響,使用面積和地板供暖方式相同，2-3小時(shí)即能達(dá)到設(shè)計(jì)溫度要求，適合于上班族的各分戶采暖系統(tǒng)。
    總之，該系統(tǒng)工程集空調(diào)、采暖、生活熱水于一體，目前運(yùn)行狀況良好。該系統(tǒng)適用于住宅、別墅等場(chǎng)所。對(duì)可再生能源的利用，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于緩解能源緊張、提高能源利用率都有積極的推動(dòng)作用。

注：本文為《地源熱泵》雜志專稿內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明“中國(guó)地源熱泵網(wǎng)”。