• 成都地暖安装保温板的性能差异,影响每个冬季的采暖费用

  • 时间:2019-06-02 12:53:00   来源:    浏览: 1267次

  成都地暖安装保温板的性能差异,影响每个冬季的采暖费用

  在成都,采暖面积100㎡的地暖,在24小时内以固定温度开启的情况下,分别采用0.030W/m²K和0.035W/m²K导热系数的保温板时,地暖能耗会相差多少?

  有人会觉得仅仅相差0.005W/m²K,差别不会很大,但一切没有依据猜测都是不负责任的,这里通过理论依据向大家说明具体能耗的差别。觉得中间看起来比较晕的,可以直接看文末结论。

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  条件控制:

  壁挂炉功率24KW;采暖面积100㎡;

  室内过余温度20℃;供水实测温度42℃;开启时间24小时。

  能量守恒定律

  首先,根据能量守恒定律,从燃气壁挂炉里面利用燃气的热能将水升温至供水实测温度之后恒温处理。进入理想空间的能量Q来源就是燃气壁挂炉。而从理想空间离开的能量分别是对流换热的前后左右及上面五面墙的Q1至Q5。

  因为存在室内外的温差以及没有绝热处理,以及下部的导热墙体热流失Q6,从而解决问题的方式是符合热力学定律第一定律的基础公式,即能量守恒公式Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6。

  建立模型

  模型是针对不同导热系数的保温板导致的能耗区别,所以我们假设房间是绝热的,唯一热耗散失就是Q6,即从地暖地面,热量从建筑楼板散失。对于空气热对流以及热辐射带来的误差进行消除,本模型进行导热系数对比,不包括热对流以及热辐射模型的建立和处理。本模型是根据同济大学散热器实验台针对绿羽模块地暖保温板测试结果进行数据输入以及高等传热学理论数学模型建立的。

  此模型还可以根据绿羽不同导热系数的保温板进行导热系数的改变从而可以知道不同采暖面积、不同室内过余温度、不同进水温度对于不同密度的天然气耗气情况和不同地区花费情况。

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  如上图,我们采取微元法进行分析,将空间视为连续微小的分子,无间隙热传动进行热力学平衡,拿出一个微元体,然后进行公式的推导。

  导入微元体热量:

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  导出微元体热量:

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  净导入微元体热量:

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  净导入微元体总热量:

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  内热源产生的热量:

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  内能的增加:

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  导热微分方程式:

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  本模型边界设置为常物性,稳态,无内热源,则数学描写是x=0;t=t1;x=σ;t=t2

  所以根据实际情况下的实验结果可以显示,在室内过余温度20℃的情况下,保证供水温度42℃,根据实测回水温度是39.1℃,温差是2.9℃.在体积流量是0.1223m3/h的情况下,根据热力学公式可以算出总传热量Q。

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  =413.8J/S=413.8W

  其中1㎡的单位面积传热量是137.9W。

  模型中热耗散即保温板底部热流失,根据不同导热系数进行热分析是利用反向热传导公式:

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  根据数学模型求解:模型中厚度20mm即0.02m,导热系数是0.030W/m2K和0.035W/m2K,导致保温背板温度分别是24.7℃和25.2℃(此数据是设定量,可以用实验进行误差校正)。

  故Q6.1(0.03)=25.95W;Q6.2(0.035)=29.4W,反向传热量占比分别是18.818%和21.32%。

  本模型反向传热的差异性就需要靠燃气壁挂炉维持差量,因为保温板本身的导热系数的不同,全天就会存在100㎡*3600s*24h*(29.4-25.95)W=29808000J=8.28kw/h热量差异。

  天然气热值是36MJ/m³,所以根据热量折算,全天的热量差异就是0.828m³天然气,壁挂炉的燃烧效率转化不同,根据转换系数0.85计算。当保温板导热系数增加0.005 W/㎡K时,天然气每天就会多消耗0.974m³。在一个采暖季3个月,也就是90天,按照天然气二阶气价2.2元/m³的价格,需花多费193元。

  因此,地暖保温板的导热系数与地暖后期使用的费用有着密切的关系,对于社会贡献来说,使用更低导热系数的保温板对节能减排有着非常重要的意义。市面上的保温板导热系数参差不齐,相差很大,所以,同样面积的地暖,能耗差距很明显,建议选择优质保温板。


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