通水間斷時長對太陽能低溫地板采暖系統供暖性能的作用研究

袁恩澤

（甘肅省建筑設計研究院有限公司，甘肅蘭州 730030）

太陽能低溫地板采暖系統是一種新型的技術，同時具有實用性與環保性的特點。在實際應用中，采暖系統主要利用地埋管內低溫熱水提高地面溫度，地面在這一作用下可以放射遠紅外線，通過對人體的熱輻射使其能夠感受到溫暖。經過對太陽能低溫地板采暖系統研究發現通水間斷時長是對該系統供暖性能的影響因素之一，為了加強該材料供暖性能，下面圍繞這一問題展開分析：

1 太陽能低溫地板采暖系統與影響因素

本文討論的太陽能低溫地板采暖系統的集熱器采用全玻璃真空管集熱器，全玻璃真空管采用串聯的方法，利用系統中真空管儲熱水箱對室內進行供暖。針對太陽能低溫地板采暖系統運行過程進行分析，為了了解通水間斷時長的影響，需要深入分析通斷模式的應用。結合實踐與經驗，供暖水泵運行的最短安全時長是5min，為了避免低溫環境下管路凍結問題，建議將間斷時長縮短。通水間斷時長對太陽能低溫地板采暖系統供暖性能存在影響，下面從室外環境、供水與回水溫度等方面分別展開討論：

室內供暖過程中，采暖系統內能變化量一方面散發到周圍環境中，另一方面則透過地板作為房間溫度的供給，計算內能變化量，需要通過式（1）：

式中：Qt-采暖系統內能變化量；Qw-采暖系統的供熱量；Qs-采暖系統的熱損失量。計算過程中因為供回水管路與地暖管內滯留的熱水、水箱儲存的熱水量小，所以計算采暖系統內能變化量期間可以將其忽略。

采暖系統損失熱量在總內能變化量中占比用熱損失率表示，計算公式如下：

設計太陽能低溫地板采暖系統，主要能源是靠水泵提供，同時水泵也是關鍵耗能設備。所以，采暖系統運行期間產生的能耗，也可以被認為是水泵電能消耗。計算實耗功率，可以按照式（3）進行：

式中：Pd-水泵的額定功率；PLR-實際輸出功率、額定輸出功率負荷比。計算實耗功率期間，有可能會出現水泵負荷、流量變化與負荷恒定的現象，需要適當調整計算公式得出水泵額定消耗功率。

另外，為了判斷通水間斷時長對太陽能低溫地板采暖系統供暖性能的作用，技術人員需要掌握建筑耗熱量，作為判斷太陽能保證率的依據，計算公式如下：

式中：QH-建筑耗熱量；QHT-維護結構傳熱耗熱量；QINF-空氣滲透耗熱量；QIH-建筑環境內部產生的耗熱量。太陽能保證率是太陽能低溫地板采暖系統運行與評估的關鍵性指標，計算太陽能保證率公式為：

通過計算與分析可知，周圍環境是太陽能低溫地板采暖系統供暖性能的主要影響因素，如果太陽輻射強度相同，且每日最大強度出現時間一致，需要觀察溫度數據，并且對比太陽能低溫地板采暖系統的供暖效果。

最初通水階段，供水的溫度提升速度較快，但是迅速趨于平穩，當供水結束之后，供水管內溫度便會迅速降低，由此可見供水管路的散熱效果良好。采暖系統內部的回水溫度在供暖初期階段呈現“先降低后提升”的變化態勢，主要原因是熱水停留在管路內，受到散熱性的影響溫度快速降低，地暖管內滯留的熱水輸入到水箱中，熱水置換結束之后繼續保持通水的狀態，從而回水溫度開始回升，最終維持平穩狀態[2]。

根據太陽能低溫地板采暖系統實踐分析發現，供暖過程中短期內每日水箱水溫的情況并沒有明顯的變化，因為供暖初期水溫始終保持同一溫度，上下波動并不明顯，而且周圍環境條件也比較接近，所以導致供回水溫差的原因是供暖間斷時長的差異。如果間斷時長增加，那么熱水在地暖管中停留的時間也會延長，增加供回水的平均溫差。

太陽能低溫地板采暖系統供暖性能方面，處于供暖階段，系統內能變化量大致接近，所以如果供熱量增加，熱損失會隨之減少[3]。通水間斷時間越長，供應熱量也會增加。水泵處在運行狀態下，運行的時間一致，通水間斷時間短，啟停次數增加，那么采暖系統運行導致能耗便會增加。

2 通水間斷時長對采暖系統性能影響的建議

通過分析可知通水間斷時長是采暖系統性能的重要影響因素，鑒于此提出以下建議：①優化通斷模式，使系統內的供回水溫差提升，盡可能的降低管內部熱損失，太陽能資源得到充分利用。太陽能低溫地板采暖系統在運行的過程中，為了能夠獲得理想的供熱調節成效，建議廣泛應用通斷模式；②采暖系統運行初期階段水溫一致，室內環境條件相近，通水間斷時長固定，所以在最佳間斷時長的條件下，采暖系統所得供熱量也達到最大值，有利于降低能源耗損與熱損失；③針對太陽能低溫地板采暖系統的相關性展開分析，發現除通水間斷時長外的其他因素與供熱量也有明顯相關性，尤其是供水溫度。如果系統內部的供水溫度提升，產生的供熱量也會相繼增多[4]。若供水溫度大于回水溫度相關系數，那么回水溫度便會降低，同時供熱量提升。除此之外，環境溫度也是非常關鍵的影響因素，在所有因素中相關性較小的有風速、循環流量；④太陽能低溫地板采暖系統運行期間，技術人員必須要結合室內溫度需求調整通水間斷時長，保證高溫熱水可以和室內地板層充分接觸，盡可能的延長換熱時間，不僅可以有效降低系統內的回水溫度與回水管路熱損失，還能夠獲得足夠的供熱量，不斷提高太陽能低溫地板采暖系統供熱效率。

3 結語

綜上所述，通水間斷時長是太陽能低溫地板采暖系統供暖性能的非常關鍵的影響因素，如果通水間斷時長設置不合理，便會增加能耗、降低系統供熱量，無法保證室內溫度。所以，技術人員在調整采暖系統的過程中，必須要以室內溫度采暖需求為依據設置通水間斷時長，充分發揮出太陽能低溫地板采暖系統的優勢。