采用超導液的地板電采暖系統的實驗研究

楊美玉

(保定源盛房地產開發有限公司，河北保定 071000)

隨著生活水平的提高，人們對室內熱舒適的要求日益提高［1］。同時，為了緩解日趨緊張的能源和環境壓力，國家頒布了階梯電價、節能減排等一系列政策。在這些新形勢下，建筑行業研發和應用節能高效的采暖技術顯得至關重要。

1 采用超導液的地板電采暖系統

圖1為采用超導液的地板電采暖系統的結構原理圖，該系統由電源線、電熱絲、電熱管(PE-X管)、超導液、檢修口和溫控器組成。

圖1 采用超導液的地板電采暖系統原理

電熱管內80%的空間充有超導液，兩端密封，電熱絲貫穿電熱管并與電源線連接。當打開溫控器開關時，220 V的電流將通過電源線輸入給電熱絲，逐步將電熱管內的超導液加熱到45℃，電熱管將熱量傳遞給地板，從而實現地板輻射采暖。

溫控器能夠根據用戶自行設置的室內溫度來控制輸入給電熱絲的電流。系統一般采用兩根電熱絲，一根工作，一根備用。當系統開始運行時，為了盡快使室內溫度達到設定值，兩根電熱絲同時工作。當室內溫度達到設定值后，備用電熱絲停止工作。若室內溫度超過設定值，溫控器將切斷電流輸入。

由于采用超導液的地板電采暖系統屬于地板輻射采暖系統，其具有地板輻射采暖的良好熱舒適性。用戶可隨時控制系統的開關及設置所需室內溫度，室內采暖更加靈活自主。此外，超導液具有較好的蓄熱能力，系統可利用低谷電進行蓄熱。

2 實驗研究

為了研究該系統的熱性能和節能性能，筆者對其進行了實驗研究，并和傳統電熱地纜采暖系統進行了比較。為了便于比較，選用了7 m長×6 m寬×3.2 m高的兩個朝向(坐南朝北)、圍護結構都相同的單層獨立房間分別安裝了采用超導液的地板電采暖系統和電熱地纜采暖系統。施工過程中，前者的鋪設從上至下為:8mm厚木地板+10mm厚混凝土+充有超導液的電熱管+鋁箔+120mm厚的聚苯乙烯板;后者的鋪設從上至下為:8mm厚木地板+10 mm厚混凝土+電熱地纜+鋁箔+120 mm厚的聚苯乙烯板。實驗階段兩個房間的室內設定溫度都為21℃，實驗過程中通過銅康銅熱電偶測量室外溫度、室內溫度和采暖系統溫度，采用CR10X數據自動化采集系統和計算機存儲實驗數據，采用單相電表記錄各采暖系統的耗電量，采用紅外氣體分析儀測量房間的換氣次數，采用MR-4輻射熱計測量太陽輻射熱。通過溫控器和時間控制器共同控制供暖系統的啟停。

分別在離地板2 m處、地板表面、電熱管表面和電熱地纜表面布置若干個溫度測點，于2011年12月5日12時～2011年12月7日12時，對兩種電熱地采暖系統進行了實驗測試。實驗結果如圖2～圖4所示。

由圖2可知，整個實驗期間，采用超導液的地板電采暖系統的室內溫度最高為21℃，最低為17.5℃，平均室內溫度為19.2℃。由于超導液具有一定蓄熱能力，因此，室內溫度波動較小。

由圖3可知，整個實驗期間，采用超導液的地板電采暖系統的地板表面溫度最高為23.7℃，最低為21.5℃，平均值為22.8℃。實驗期間，采用超導液的地板電采暖系統的平均地板表面溫度高于電熱地纜采暖溫度的地板表面溫度平均值。同時，由于超導液的蓄熱能力，前者的波動明顯小于后者。同樣，電熱管表面溫度波動也小于地纜表面溫度波動。整個實驗期間，采用超導液的地板電采暖系統和電熱地纜采暖系統的耗電量分別為85.1 kWh和106.3 kWh，前者比后者節電約20%。由此可見，采用超導液的地板電采暖系統具有更好的熱性能和節能性能。

圖2 室外溫度及兩采暖系統室內溫度變化

圖3 兩采暖系統地板表面溫度變化

圖4 電熱管及地纜表面溫度變化

3 結語

1)采用超導液的地板電采暖系統室內溫度波動小，熱性能好，具有更好的熱穩定性;2)同傳統的電熱地纜采暖系統相比，節能效果顯著;3)根據實驗系統的搭建及運行分析，采用超導液的地板電采暖系統的初投資和運行費用分別約為13元/m2和12.5元/m2，具有良好的經濟性。

［1］亢燕銘，徐惠英.地板輻射采暖的節能效應分析［J］.暖通空調，2001(4):4-6.

［2］黎文安.西安市既有建筑節能改造技術與效果評價［J］.山西建筑，2010，36(2):266-268.

［3］張竣業.國內電采暖的幾點思考［J］.供熱制冷，2012(2):50-51.