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来自美国能源部的报告
节省能源的热射板

摘要:

  在美国,通常大多数的民用住宅供暖系统采用的是以空气为介质的对流形式。而热射系统,象柔和的阳光一样将热能直接传发到人体或物体上。与传统的空气对流形式取暖系统相比较,热射板可在同样的环境下将室温提高三至四度,而且比传统的热风式电暖器节省33%的能源,比电阻式取暖器节省52%的能源。

*比热风式取暖器节能33%

*比电阻式取暖器节能52%

*减少空气的渗透和热量损失。

*模块化温控 

下面的文章介绍一项设计案例

设计方案的目的

  通过对泰尼热射板的性能和舒适程度的评估,以达到与传统的电热对流式热风型和电阻型取暖器比较的目的。首要我们做的是证实热射板生产厂所给出的下列断言:

*比传统对流式取暖系统减少10-20%的空气渗透

*在给定负荷下,与传统的热风式和空气对流式系统相比,极大地降低了安装容量

*与电阻式基角板取暖器相比,大量地降低了耗电量

*比传统对流系统大量地减少了能源的花费

*在同样发热量的条件下,保证了舒适度并能产生额外的3-4度的热能效益。

基本原理

  泰尼热射板是一个固态的电热板,它是由微薄传导材料及连接在两层压电聚酯薄膜之间的铜电极组成的。薄膜的反面贴着是2.5厘米厚,密度为2.7公斤玻璃纤维板,正面覆盖着膨松纹理状材料,由铝框架将整个薄板牢固。热射板发出95%输入能量的热射输出,即电热转换效率为95%。

  热射板应被安装在房间的天花板上。其功率密度为50瓦/平方英尺,约538瓦/每平方米。可使用110伏,220伏,240伏和277伏的电源,外形尺寸的增减值为30厘米,最大尺寸为1.2米宽,2.4米长。该项技术已被应用在工业(干燥),民用住宅以及商业建筑。

实例分析

  这是一套建于1990年的两层传统式住宅,面积约204平方米。选择它是因为以前这里使用热风式及基角式电暖系统,能源的使用数据已从这里采集到了。  

  生产厂SSHC公司指定了热射板的数量,尺寸和安装位置。划分13个取暖区域,使用16个热射板。总安装了16平方米,即整个别住宅的热能密度为42.5瓦/平方米。为了测试操作变量,热能及环境温度,生产厂为热射板配置了液压线状电压温控调节器。

  为了降低空气的渗透,必须对热风式的取暖系统的输热管线进行密封。用于热能辐射的特性,热射板的总安装功率仅为8100瓦,比电阻基角式取暖系统(20500瓦)和热风取暖系统(16700瓦)节省了大量的能源。热风式取暖系统包括两个电热泵(一楼2吨,二楼一吨),这是两个新的空气对空气的热泵系统,是由当地供应商提供的典型标准使用设备。热风取暖系统的楼上楼下两个区域,配置了最新的程控温度控制器,并能区分周日和周末,以进行使用策略的自动控制。 事前也在这里的所有房间安装了电阻式基角取暖器,并对室外温度对能量消耗的影响进行了量化统计,以便对热射式和电阻式取暖装置进行能量消耗的比较。

表-1列出了比较的结果:

取暖系统形式
热风式
热射板
电热基角取暖器
估算的年耗电量 (kWh) 10764
7229
15108

  对热量的舒适性也进行了评估。热射板的优点之一是在没人的地方,可以将温控器的旋钮回调。演示的回调温度是15.5度,前调设置温度是20度。在10至15分钟后,评估证人感觉到室温到达了可接受的程度,30至45分钟之后,室温到达了舒适程度。然而,使用者需要一些动作改变,想使室温达到立即舒适程度,不得不等会;离开的时候,必须将温控器的旋钮反转。最后,经过研究比较,两个评估证人(使用者)选取了热射系统。

  在使用热射系统的房间里,温度的阶层要比传统的对流取暖系统少,平均温度有最小的从地面到屋顶的温差。 

项目研究组织

  美国住宅建筑商全国委员会属下有190000会员,其中有50000名会员承建了80%的美国住宅。美国房屋建筑商全国委员会的研究中心,成立于1964年,作为委员会属下的一个非盈利组织。研究中心共有包括科学家,工程师,经济师,建筑师及计划师在内的75名专业人员。该中心在房屋试验园区修建了许多样品住宅,以便对与民用建筑有关的创新技术进行评估。

经济性

  在通常一个年度的取暖季节内,在本地区使用热射板所节省的费用展示下面的图表-2中.
  表-2列出了能耗,花费及使用热射板的节省费用

典型的年记录

取暖季节
热射板
热风系统
电热基角取暖器
估算的年耗电量 kWh 7229
10764
15107
估算的年取暖费

(按美元0.055/kWh)

USD398
USD592
USD831
估算的年耗能节省 基数
USD194 (33%) USD433 (52%)

  这些数据取自于监视和用于实地研究用的数据采集系统。系统获取,记录了样品住宅中多处取样节点的热温舒适性及能量的消耗。

  除安装费用外,所安装的热射系统的成本价格约为4200美元,包括了热射板和温控器。成本回收期将是变化的,取决于是否作为原装设备安装在新的建筑中,作为替换品,或者作为一个已存在系统的翻新。用户需要考虑热射系统系统与传统取暖系统的价格差。随着这个创新系统的通用化,我们期待它的成本也会逐步降低。此外,这些热射板能为供暖能量不足的传统系统提供热能补充,或者为没有充分发热的地方提供补足热量。

项目主持及监测组织: 美国住宅建筑商全国委员会研究中心

资助机构: 美国能源部

本文纂稿: 国际能源组织能源散发技术分析研究中心

日期: 1999年4月

文件编号: US 99.502/3A.F04, Result 337

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