地板采暖分户计量建筑不同用热模式室温与耗热量试验研究毕业设计论文文档格式.docx

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关键词：

热负荷用热模式分户热计量耗热量通断时间面积法室内温度热舒适性

毕业设计论文外文摘要

Title:

XingtaifloorheatinghouseholdmeteringbuildingheatingmodeatroomtemperatureandheatconsumptionExperimentalStudy

Abstract:

Householdheatmeteringdeviceandtheofftimeoftheapplicationareamethodtoheattheuserthepossibilityofself-adjusttheindoortemperature,theindoorthermalcomfort,economicconditions,energyconservation,familystructureandotherfactorsheatuserssettheirownindoortemperature,thusderivedfromdifferentheatmode,therebyenablingtheuseraswellasthethermalheatconsumptionofthebuildingweremeasuredwithandwithoutsplittingoccurspriortosignificantchanges.Sodifferentindoortemperaturewithahotmodelhowchangesinavarietyofmodesofheatconsumptionwithhotbigdifference,tohavemuchenergyspace,whetheraffectingthethermalindoorthermalcomfortofusers,theseareourworktopromotetheapplicationofheatmeteringrequiresclearproblem.Radiantfloorheatingfloorconstructionisdifferentfromthatofitsregenerativeradiantheatingradiatorbuilding,becauseofitsenergy-savingfeaturesmakethiskindofcomfortableheatingmethodsarewidelyused,thispaperfocusesXingtaitemperatureradiantfloorheatinghouseholdmeteringbuildingthermalheatpatternsofdifferentuserstemperatureandheatconsumptionofapilotstudylaw,andaccordingtotestresultssummarizedXingtairoomtemperaturevariationandheatlosscharacteristics.

Keywords:

Heatloadheatmodetheheatconsumptionofhouseholdheatmeteringofftimeareamethodindoortemperaturethermalcomforttest

目次

1绪论

1.1地板采暖分户计量系统与散热器采暖系统

1.1.1地板采暖分户热计量系统

分户计量收费中最适合的是低温地板辐射采暖系统，它是供热方式中节约能源的采暖方式，经过近几年的不断完善和实践，已日趋成熟。

（一）地板采暖的节能特性

地板采暖的节能特性：

降低了房间下部的温差,房间内温度垂直分布均匀，房间内无明显高温区，减少了房间无效热损失等，使用户的热舒适性有所提高；

辐射换热比例大，在与散热器采暖相同热舒适感前提下，地板采暖房间设计温度可降低2～3℃，降低了室内外因对流引起的换热损失；

用地板采暖系统供回水温度一般为60／50℃，大大降低了热媒输送过程中的无效热损失。

（二）地板采暖的适应性

地板采暖能够与集中供热热运行参数的采暖方式相适应，有利于充分有效利用低品位能源。

目前低温地板辐射采暖设计温度一般为60／50℃。

辐射采暖因为具有较为合理的平面分布和纵向温度场，所以在采暖初期及末期热网所能提供的最高50℃回水温度，及不足8～10℃的温差，仍然可以满足室内温度的分布需求，能够满足用户的热舒适感，因此与其它形式采暖系统相比低温地板辐射采暖的温度要求更适应集中供热热网的实际运行工况。

地板辐射采暖系统更容易实现分户热计量和控制。

（三）低温地板辐射采暖系统的管材

交联聚乙烯管是低温地板辐射采暖系统中使用最多的管材，这种管材具有抗老化、耐腐蚀、地下无接口、成本低、水阻力及膨胀系数小、不易结垢等优点。

采用交联管既可以满足技术要求，也可以降低管材的价格，使系统费用大大降低。

低温地板辐射采暖系统温差小，热媒温度低，低温地板辐射采暖系统热稳定性好，热容量大。

1.1.2散热器采暖系统

散热器是最常见的室内供暖系统末端散热装置，其功能是将供暖系统的热媒所携带的热量，通过散热器壁面传给房间。

随着经济的发展以及物质条件的改善，市场上的散热器种类很多。

对于选择散热器的基本要求，主要从：

热工性能方面的要求，安装、使用和生产工艺方面的要求，经济方面的要求，卫生和美观方面的要求，使用寿命的要求，目前国内外生产的散热器按制造材质分：

铸铁、钢制散热器两类，按其构造形式分为柱型、翼型、平板型、管型等。

散热器采暖的不节能，房间内温度垂直分布不均匀，房间内有明显高温区，增加了房间无效热损失等，使用户的热舒适性有所降低；

辐射换热比例小，在与地板辐射采暖相同热舒适感前提下，散热器采暖房间设计温度要提高2～3℃，增加了室内外因对流引起的换热损失；

用散热器采暖系统供回水温度一般为95／70℃，增加了热媒输送过程中的无效热损失。

散热器采暖系统使用的最多是铸铁管，这种管材易老化、易腐蚀、易结垢等缺点。

散热器采暖系统温差大，热媒温度高，系统稳定性不好。

1.1.3地板采暖与散热器采暖室内温度随室外环境的变化

图1.1地板采暖与散热器采暖室内温度随室外环境的变化

通过图1.1可以看出在用户的朝向、用热面积、外围围护结构等条件相同的情况下，在同一典型工作日即室外环境温度相同，地板采暖的室内温度要比散热器采暖的室内温度高2～3℃，地板采暖比散热器采暖更具节能优势，地板采暖的室内温度在22℃左右，符合人体热舒适性的要求，地板采暖在热舒适性方面优于传统的散热器采暖系统。

1.2国内外分户热计量的发展现状

1.2.1国内的分户热计量与建筑节能

众所周知，能源是一个国家经济发展和社会进步的重要物质基础和保障，经济发展的速度受能源开发和利用的效率的制约，能源的短缺和浪费势必将会严重制约经济的发展速度，而且目前人类使用的绝大多数多能源都是不可再生能源，所以，想方设法降低建筑能耗、科学合理的开发和利用能源、提高能源的使用效率、大力开发可再生能源等是解决能源短缺问题的根本。

建筑节能主要包括两个方面的内容：

一是建筑围护结构的节能，即改善房间的墙体、地面、屋顶、窗体，加强其保温隔热性能，减少通房间外围围护结构的热量损失。

二是系统自身的节能，即提高集中供热系统的供热效率，减少在管道中流动过程中的能量耗散损失。

针对我国华北地区而言，建筑集中供热系统主要指集中供热系统。

据有关部门的初步统计，我国2002年的建筑物使用能耗为1.79亿吨标准煤，占全国商品能源消费总量的15％，其中采暖能耗占得比例最大。

因为分户热计量技术具有高效节能、提高热用户用热舒适感等特点，而且有节能减排的需求，所以，分户热计量在全国范围内得到了广泛的重视和发展应用。

分户热计量系统在全国范围内被推广是解决降低建筑能耗的重要手段和方法，但是，目前分户热计量还有许多问题有待进一步研究和商榷。

首先，是实现分户热计量后收费制度改革问题和集中供热系统的运行调节以及控制技术尚待解决。

分户计量收费后，热用户能够实现自动调节供热量，集中供热系统由定流量运行模式转变为变流量运行的模式，系统的控制模式、供热参数、调节机制将发生很大的变化。

其次，是分户热计量中热费计算还没有一个明确的、科学的、合理的理论计算方法。

目前，国内对热费的构成因素和各因素的比例范围还没有统一的规定，不同地区、不同朝向、不同户型、不同楼层的热费修正系数等都还没有一个明确的研究结果，各地政府制定政策还没有现实可靠的依据。

在此背景下，2002年河北工业大学提出了一种Q式通断时间面积法的供热模式，该系统适合我国集中供热系统的需要，成本较低，易于操作。

通断时间面积法调控的供热系统的室内温度变化以及对热用户热舒适性的影响开展了研究，可知在该调节模式下，试验用户的采暖房间均对该模式下的热舒适性比较满足。

给出了根据设定的室内温度控制阀门关闭或者开启状态的控制系统。

通断式供热模式的热分摊技术进行了较为全面的试验研究，证明了通过控制阀门的开启时间（比）来对采暖费用进行分摊的技术是可行的。

如图1.2为河北工业大学热计量研究通断时间面积法供热系统示意图。

图1.2通断调控供热系统示意图

1.2.2国外的分户热计量与建筑节能

美国、俄罗斯（包括前苏联）、日本、瑞典、丹麦、德国等国是供热发展很快的国家，无论是供热设备、供热技术等方面，还是供热系统运行调节与管理方面都居世界领先的水平。

其中，丹麦和德国是分户热计量较先进的国家。

70年代，随着世界能源危机的出现，更加提高了人们节约能源的意识并投入了更多的精力提高能源的利用效率，因此节能技术和设备也随之得到迅猛发展；

80年代初，欧洲一些供热发达国家已经开始全面实行集中供热分户热计量。

德国是分户热计量收费较先进的国家，煤炭在能耗中所占的比重仅为29%，在德国市场自发的分户热计量收费有悠久历史，目前德国约95%的公寓热用户能够根据计量的耗热量支付热费。

德国在1976年通过了《节能法》，1981年公布了热水计量和暖气收费条例，1984年和1989年两次对该条例进行了修改。

在1995年12月31日前，此条例的补充条款又规定前东德地区强制实施热计量收费条例。

此条例作为分户热计量收费制度在德国强制推行的重要法律依据。

由于此条例是德国政府强制推行的，违反该条例的热用户会受到相应惩罚，所以分户热计量收费制度在德国实现大面积的推广和应用。

早就1924年丹麦人就发明了蒸发式热分配表，但是80年代才开始按照热量收费，在丹麦分户热计量收费同样拥有悠久的历史。

分户热计量收费委员会于1992年12月在丹麦成立，并且制订了分户热计量的基本规定，开始研究按热量收费的可能性。

在1994年丹麦政府实行了多项鼓励使用分户热计量收费的惠民政策，即由政府补贴设备所需款的60%。

随后，1996年10月9日，丹麦住房与建设委员会颁布了第892号令规定，热费总成本须根据耗热量计量结果分摊到各个用户，至少50%的成本应按使用热量多少进行分摊。

德国政府强制实行采暖的分户计量后节能约15%～20%，丹麦节能约15%～35%。

集中供热系统按热量计费是全世界发展的趋势和潮流，也是世界各个国家实现节能减排的一项重要措施，目前分户热计量技术不仅在西方发达国家已被采用，而且在东欧各国和原苏联地区国家等得到广泛推广和应用。

与此同时，集中供热系统的分户热计量相应技术也得到进一步发展，供热的动态调节更加先进，计费技术和制度更加可信和准确，整个供热分户热计量计费装置正在向自动化、小型化发展。

1.3研究内容与技术路线

本论文主要是对通断时间面积法产生的不同用热模式下耗热量与室内温度的关系的研究以及研究针对分户热计量下的节热率，没有将通断节能中涉及到的各方面的影响因素以及带来的效果与热用户的热舒适性相结合起来，只是片面的考虑增加节能率和节省经济支出的程度。

为了对通断时间面积法衍生的行为节能产生的实际效果有更准备的了解，依据课题的研究内容和目标，建立如下技术路线，如图1.3所示。

图1.3研究内容与技术路

1.4课题的研究目的和意义

为了促进国家热计量工作的发展和提高用户的热舒适感，提倡节约能源，更好地实现建筑节能是人类节能减排的一个基础环节。

分户热计量是一种能够通过促使用户改变用热模式而达到促进节能减排目的有效方法，但是由于我国供热水质差，分户热计量的仪表易受供热水中的杂质堵塞损坏系统设备、故障率高等问题，影响了我国分户热计量技术的大面积推广。

如何让更多的不同居住环境、不同家庭组成、不同用热模式下的用户在整个采暖季节对室内温度的调节满意，并且能较为准确的对不同用热模式下大型热网覆盖下条件不同的热用户耗热量进行分析和预测，从而为集中供热热源的规划布局、热网的构成、热网运行效果和供热系统的运行策略提供相应的技术支持，已经成为集中供热系统发展所要面临的重点问题。

因此，了解不同用热模式下用户的耗热量和室内设定温度对热负荷的影响是本文所要研究的主要本方向。

通过研究掌握集中邢台地区不同用热模式下耗热量和室内温度的变化规律，使人们更全面的了解行为节能产生的实际效果，更清晰的认识行为节能创造的实际经济意义，从而探究合理的用热模式满足热用户的需要。

2邢台地区各热用户用热情况现场调查

2.1引言

通过对邢台地区典型通断时间面积法热计量建筑五个典型位置热用户在不同用热模式下的热负荷试验，得到三种模式下五个典型位置热用户的热负荷指标，并根据这些值对建筑整个采暖季以及整个地区热用户的热负荷值进行了分析和预测，结果说明热用户工作模式用热越少，相应的热负荷越低，并且整个采暖季热负荷值的分布曲线趋于直线,峰值也越低。

此热负荷分布规律有利于提高热源的热效率和供热系统的稳定性。

在实行分户热计量以前，建筑物热负荷指标是根据外扰并结合建筑物年龄、使用功能和类型来确定。

而实行了分户热计量后，热用户可以根据自身的用热需求和热舒适感自行设定室内温度，在外扰和建筑使用功能基本等相同的情况下，建筑热负荷值则随着室内设定温度的变化而变化。

尽管分户热计量建筑热负荷具有了这样随机变化的特点，但是对于某些特定地区的特定建筑，仍是具有相对准确和稳定的变化规律。

在众多因素影响下寻求这种相对准确和稳定的变化规律是进行集中供热系统运行调节方案和决定热源运行模式的重要条件。

2.2现场调查情况

实验组多年来一直进行通断时间面积法热计量技术的研究，并在邢台地区建立了示范工程。

本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。

由于热用户所处建筑位置和用热规律决定着用户热需求的大小，所以对不同典型位置的用户在不同用热规律情况下，开展现场试验研究。

虽然用户用热规律随机多变，但是用户位置以及家庭成员相似的用户热用规律基本一致，根据实验组2012/2013采暖季对邢台地区实行通断时间面积法热计量用户用热模式的调查,总结出用户基础用热模式主要有三种:

即随机模式、工作模式和固定模式。

随机模式的热用户根据自身热舒适性的需求自行设置室内温度，一天可能设置多次，这类用户较少。

工作模式的热用户主要居家时间为晚上和周末，热用户不在家时将温控阀温度调低，待晚上下班后再调高，上班时间约为9:

00至17:

00。

由于试验期间天气的影响，能够配合试验的可选取用户太少，所以建筑的不同典型位置只确定五种，即顶层端部位置、顶层中间位置、首层端部位置、其它层端部位置及其它层中部位置。

对以上五种典型位置的热用户进行热负荷试验分析。

实验组调在邢台地区共发放调查问卷50份，回收问卷50份，有效问卷50份。

向实际热用户了解的内容主要分为三大方面，建筑概况、热用户家庭情况、热计量情况。

热用户针对这三项主要内容反馈的具体内容如下。

2.2.1邢台地区建筑概况

如下图1.4是根据邢台地区问查调卷总结归纳的数据并做成了柱状图，从图中显而易见邢台地区的建筑层数大部分是4-6层，7-9层稍次之，10层以上的建筑很少，这与邢台是中等城市，经济发展较落的现状相吻合。

图1.5是根据问卷的数据总结归纳的数据做成的柱状图，从图中很明显的看出邢台地区居民居住的位置分为六种即一层端部、一层中部、顶层中部、顶层端部、其它层端部、其它层中部等位置，其中住在其它层中部的占得比重最大，其它层端部和一层中部的所占比例此致，其他位置的用户基本相。

图1.6是根据问卷调查总结归纳的数据并做成了柱状图，从图中可以看出，邢台地区居民居住面积主要集中在120-150m2,其次是居住面积在150-180m2较多,居住面积为90-120m2和90m2以下的用户相对较少。

图1.4邢台地区的建筑层数图1.5邢台地区居民居住位置

图1.6邢台地区居民居住面积

2.2.2邢台地区热用户家庭情况

热用户的工作时间和生活对热用户用热规律有着重要的影响，热用户家庭结构和在工作日居家时间段如图1.7所示。

图1.7邢台地区热用户居家情况

由图1.7可知，工作日期间热用户居家时间主情况要分为两类，晚上在家和全天在家，全天在家的情况最多，主要是因为开展调研期间，将近春节，很多家庭老人搬来和子女一起生活，增加了家中一直有人的概率，并且很多家庭的孩童处于寒假假期，一般都会留在家中，因此在邢台地区家中全天有人的概率达到50%，还有15%的用户上午在家。

由此通过对热用户生活工作习惯的调查，总结出热用户用热的基本模式。

家中长期有人停留的热用户的用热模式可视为固定模式，当室内有人时，如果不是室温有明显冷热变化，热用户并不会主动去调节温控阀来改变室内温度，相反会一直保持温控阀接通的状态。

另一种情况热用户家中晚上有人所占比例较高，这种情况可视为工作模式，即白天热用户家中人员出去工作，家中无人，晚上回家后重新设定温控阀温度。

其他的情况，对于室内温度阀的调节，可以称之为随机模式，即室内热用户根据自身对于环境热舒适性的要求和室内温度来调室内温度，这种调节无任何规律性，没有时间限制，热用户自身完全根据自己用热需求来调节用热。

热用户的家庭月经济收入对热用户用热模式有着重要的影响，热用户家庭月经济收入如图1.8所示。

图1.8邢台地区热用户家庭月经济收入

图1.8是根据问查调卷总结归纳的数据会支撑的柱状图，从图中可以看出邢台地区月经济收入大部分家庭集中在2000-5000，月经济收入在5000-10000的家庭占20%的比例，月经济收入在10000-15000的家庭所占比例不足10%。

2.2.3邢台地区热用户热计量情况

热用户室内温控阀的调节对用户用热模式有着做决定性作用，热用户室内温控阀的调节情况如图1.9所示。

图1.9邢台地区热用户室内温控阀调节情况

如图1.9所示，邢台地区热用户调节室内温控阀的占65%，不调节室内温控阀的占35%，室内温控阀的调节决定了热用户的用热模式，同时对我们的试验有至关重要的影响。

2.2.4邢台地区热用户装热量表前后热舒适感觉

图2.0热用户装热量表前后热舒适性图2.1热用户装热量表前后满意度程度

实验期间通过问卷调查数据绘制了图2.0、图2.1，从图中可得，大部分热用户表示不冷不热对温控阀的调节表示满意，用户觉得和预期结果一样；

还有较多的用户感觉稍暖表示对温控阀的调节感到十分满意，用户表示比预期效果要好；

仅有很小一部分用户感觉热或者是稍凉，并表示温控阀的调节没有达到预想效果，可能和这些用户自己特点有关。

2.2.5邢台地区热用户室内温控阀调节初衷

图2.2用户室内温控阀调节初衷

试验期间对热用户对室内温控阀调节的初衷做了调查，结果如图2.2所示，绝大部分用户是为了拥有更好的室内热舒适性，一部分用户是为了节省生活开支，仅有很少的热用户是为了响应国家的节能减排政策，想通过自己的努力减少二氧化碳的排放量。

这个调查让我们暖通专业人员感觉大用户为了追求更好的热舒适从而忽视了节能环保。

我们要努力研究争取解决用户在追求热舒适的同时无法兼顾节能环保的矛盾。

2.2.6邢台地区热用户计量收费情况接受情况

图2.3热用户热计量收费情况

试验期间对热用户对分户热计量收费方式情况的接受情况调查如图2.3所示，大部分热用户对热计量收费中最关心的问题是用热舒适度和收费标准透明公开的问题，还有部分用户关心分户热计量是否对节能环起推动作用以及分户热计量的准确性。

针对以上的调查，我认为明确分户计量的收费制度，合理调节室内温控阀温度在节能环保的情况下尽最大可能提高用热舒适度。

2.3本章小结

本章通过对邢台地区现场调研主要得到了以下三方面的统计结果，建筑概况：

建筑层数概况方面、居民居住面积概况、居民居住位置概况，家庭情况方面：

家庭成员的居家情况、家庭月经济收入，热计量情况方面：

用户室内温控阀是否调节、用户室内温控阀调节时间段等。

这三方面的统计为下章探究热负荷指标的影响因素做了很好的准备工作。

3建筑不同用热模式与耗热量的试验研究

3．1引言

由于热用户房间在建筑中所处位置和用热模式决定着用户热负荷指标的大小，所以选取不同典型位置、不同用热模式的热用户，展开现场试验研究。

在通过现场调研以后确定了4-1-101、4-1-201、4-1-601、4-2-102、4-2-402等五种典型位置的热用户进行试验分析不同用热模式下热负荷指标的影响因素。

3．2锦绣中华园小区典型用户三种用热模式具体试验方案

3.2.1试验仪器

（1）温度记录仪

电子温度记录仪可以自行连续记录数据，记录时间间隔可以根据需要自行设定。

在五个典型用户家中放置温度记录仪时，考虑其值的代表性和准确性，在各用户放置位置大致相同，并尽量避免阳光直射、散热设备等的干扰，其外形如图2.4所示。

图2.4电子温度记录仪图2.5室内温度控制阀

（2）室内温度控制阀

室内温度控制阀，简称温控阀。

其外形如图2.5所示。

温