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1、氣候?qū)庠礋岜眉訜峒竟?jié)的傳遞因素和能效比的影響
摘要:住宅用的氣源熱泵是逐漸地流行的供熱系統(tǒng),在室外的不同溫度下和各種外在因素的影響下運(yùn)行操作決定著加熱季節(jié)性的性能傳遞因素。
關(guān)鍵詞:熱泵傳遞因素能效比
供熱在US能源機(jī)構(gòu)部建立的檢定程序里面,其中熱泵和空調(diào)性能的比較已經(jīng)建立。加熱的季節(jié)性能傳遞因數(shù)〔HSPF〕和季節(jié)性的能量效率比,分別用加熱和冷卻指標(biāo)來(lái)表示,盡管這程序引起很多令人想要的公制標(biāo)準(zhǔn),但是與氣候相關(guān)的行為準(zhǔn)那么已經(jīng)被限量出版,特別是當(dāng)擴(kuò)大到性能預(yù)言區(qū)域時(shí),在程序里描敘的熱泵和空調(diào)性能與氣候相關(guān)的變動(dòng)評(píng)估,操作季節(jié)的效率統(tǒng)計(jì)與冬天和夏天的設(shè)計(jì)溫度和消費(fèi)設(shè)備效率有關(guān),
2、這種可能性如今被討論之中。
1.熱泵
在美國(guó)南部,住宅用的氣源熱泵是逐漸地流行的供熱系統(tǒng),目前超過(guò)100萬(wàn)人使用這種氣源熱泵,氣源熱泵的實(shí)際效率到達(dá)2.0~3.0的能效比,到達(dá)這種效率是一種標(biāo)準(zhǔn)方式,在室外的不同溫度下和各種外在因素的影響下運(yùn)行操作決定著加熱季節(jié)性的性能傳遞因素,當(dāng)這種操作被提出以傳統(tǒng)的性能傳遞因素表示是在6.8P=1.99的最小的性能傳遞因素之上〕。性能傳遞因素被定義按照測(cè)試程序如在10FE中,ASHR標(biāo)準(zhǔn)1%和母鹿試驗(yàn)程序,零件430,輸氣管〔AIR2022〕
性能傳遞因素是在IV區(qū)域的氣候溫度和最小加熱設(shè)備下測(cè)定的,即加熱機(jī)器的加熱才能根底下形成的,這種
3、選擇有利于限定抵抗加熱,因?yàn)樗哂羞@種是特性,造成在17℃到25℃之間有個(gè)平衡點(diǎn),雖然性能傳遞因素是與氣候特別是2080加熱加載小時(shí)有關(guān)已經(jīng)知道,但是它絕沒有考慮到這單一的特性普遍為所有的氣候預(yù)知措施,考慮到美國(guó)大部分陸地冬天氣候的嚴(yán)寒以及熱泵對(duì)戶外溫度的敏感性,特別是其性能因氣候上的區(qū)域〔區(qū)域在A6.2.4和A6.2.5標(biāo)準(zhǔn)中〕不同而不同,已經(jīng)出版的數(shù)據(jù)有效地為所有熱泵和空調(diào)部件在IV氣候區(qū)域計(jì)算其性能,因此,盡管這種方法有利于計(jì)算機(jī)性能傳遞因素和能效比在其它區(qū)域的計(jì)算,但是也有不在這IV氣候區(qū)域里,消費(fèi)者和其別人沒有從指定機(jī)器的測(cè)試點(diǎn)出入口獲得信息
ARI程序已經(jīng)被證實(shí)氣源熱泵為所有
4、六個(gè)區(qū)域提供初步關(guān)于加熱措施的信息,這程序包含了“供暖本錢傳遞因素〞的一個(gè)表,這表提供的信息通常用來(lái)調(diào)整每年的能量本錢基于聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)為IV區(qū)域和其他五個(gè)區(qū)域列出每年的能量本錢,不幸的是,就如論文所說(shuō)的那樣,氣候分類在ARI程序里離地球緯度越遠(yuǎn)與能準(zhǔn)確撲捉到冬天的嚴(yán)寒成比例的,而且,這種方法過(guò)去常用來(lái)估算在程序里面加熱系統(tǒng)的性能,相對(duì)于傳統(tǒng)的操作狀態(tài)它傾向于樂觀的
然而,在AIR210/240里面獲得六個(gè)氣候區(qū)域的規(guī)律,粗略地與氣候相關(guān),例如:ARI氣候二區(qū)域包括變化廣闊的鳳凰城氣候〔1125天供暖日—度,4189冷卻天數(shù),99%設(shè)計(jì)溫度為37℃,1%設(shè)計(jì)溫度為108℃
盡管它從
5、沒想到四區(qū)域性能傳遞因素和能效比,過(guò)去常用跨越區(qū)域估計(jì)能量的方法,為了實(shí)現(xiàn)這些目的已經(jīng)使用軟件和計(jì)算程序進(jìn)展計(jì)算〔例如:看見AA[1986]〕特別是熱泵在橫過(guò)更迭與無(wú)壓熱泵在成效上的比較導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論,由于這些限制,它已經(jīng)成為令人渴望有方法去解釋熱泵和空調(diào)在一樣地方的季節(jié)性性能比。
由于其他原因,超過(guò)氣候變化,采用傳統(tǒng)的措施也達(dá)不到ARI提議的在210/240程序里面的標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)修正后的傳遞因素用數(shù)值0.77表示,它常用來(lái)減少供暖系統(tǒng)中氣源熱泵的負(fù)載,-傳遞因數(shù)的這種用途已得到證明,它是在接近地測(cè)量建筑物加載當(dāng)中使用度日或天數(shù)的數(shù)據(jù)基于65℃建立的,一個(gè)最好的解釋方法是使用一個(gè)低平衡點(diǎn)而
6、不是一個(gè)增殖平衡點(diǎn),因?yàn)榈妥孕?yīng)在改變戶外溫度與=0.77的缺省值是非常不同的,例如:在1970年電氣動(dòng)力研究組織測(cè)試發(fā)如今現(xiàn)實(shí)的住宅中能從1.2變化到0.4,但是,這種估計(jì)的方法已經(jīng)沒人使用,1985年后,來(lái)自ASHRAE手冊(cè)根本原理的證據(jù)已經(jīng)消失了。
使這ARI程序的另一個(gè)問(wèn)題是假定在65℃的加熱點(diǎn)上,使用傳遞因數(shù)和加熱點(diǎn)65℃去減少加載,在我們的分析中,我們更傾向于使用68℃內(nèi)部加熱設(shè)定點(diǎn),這將加重圍護(hù)構(gòu)造的效率,將傾向于減少性能傳遞因素的摸板,就如在ARI210/240標(biāo)準(zhǔn)里與假定的65℃比較一樣,后緩抵抗力使用也將會(huì)增加,在戶外溫度為45℃時(shí),這個(gè)差異和頂層都將被考慮。轉(zhuǎn)貼于論
7、文聯(lián)盟.ll.
2.冷卻模型和能效比
中央空調(diào)采納季節(jié)的能效比作為檢定是在1979年后開展起來(lái)的,最后一次修改是在1994年,能效比是由一個(gè)國(guó)家限定的,它不能為夏季不同氣候區(qū)域的叁數(shù)不同解釋,除此之外,能效比檢定強(qiáng)調(diào)高溫措施,確實(shí),由于簡(jiǎn)單的設(shè)備,實(shí)驗(yàn)是基于措施82℃下完全的,如此設(shè)計(jì)很難成為溫、濕度最正確的優(yōu)化設(shè)計(jì),因此、調(diào)整設(shè)備,重量分配到高溫度措施都非常低,因?yàn)楦邷囟却胧┰谝粯拥哪苄П鹊脑O(shè)計(jì)之中有很大的改變,而且高溫度措施是公用設(shè)備到達(dá)頂峰負(fù)荷的一個(gè)主要行列,除此之外,這ARI標(biāo)準(zhǔn)是在靜態(tài)壓力下,就如來(lái)自外界研究平均一半高靜態(tài)壓力將意味著降低橫穿蒸發(fā)器螺圈的氣流,造成相對(duì)冷卻
8、線圈導(dǎo)線,在各處的烘干機(jī)氣候和較低的熱泵措施中使用冷卻能量的增加,同樣地在ARI程序暗示那樣,如在這項(xiàng)研究中被假定的78℃設(shè)定點(diǎn)與冷卻承擔(dān)一個(gè)80℃內(nèi)部設(shè)定點(diǎn)相反,這更趨向于現(xiàn)實(shí)中,但是較低的設(shè)定點(diǎn)也將造成這里計(jì)算運(yùn)行操作效率“很大的負(fù)荷〞,因此,較低的可預(yù)知的冷卻措施,這些限度在能效比程序中被其別人所證明,當(dāng)在冷卻光模型中使用的時(shí)候,由于在戶內(nèi)和戶外狀態(tài)下溫度的差值是比較小的,因此、泵的動(dòng)力性能是比較好的,事實(shí)上,這動(dòng)力是從室內(nèi)而不是來(lái)自寒冷的外界得來(lái)的,因此,傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)能效比是在10-17級(jí)別,目前的現(xiàn)代設(shè)備,對(duì)于目前的分析,有的與能效比系統(tǒng)等同,有的甚至超過(guò)13.5級(jí)別很多,被假定在
9、戶內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)里面使電動(dòng)機(jī)方向轉(zhuǎn)換的功能與性能傳熱系數(shù)等同、或者極大地超過(guò)8.5級(jí)別
3.熱泵性能測(cè)試的研究
在1970年代早期內(nèi)出現(xiàn)的動(dòng)力泵技術(shù)后,許多的丈量是在供熱系統(tǒng)措施上制定的,許多實(shí)驗(yàn)室研究都是在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行對(duì)除霜周率影響的評(píng)估,曲橋箱加熱和其他的影響力,被長(zhǎng)期使用不變的恒溫器凝結(jié)設(shè)備,當(dāng)建筑物負(fù)荷超載,熱泵的傾斜容量的時(shí)候,由于存在差異,它影響著總效率〔蘆葦從生的和單呢爾1992〕
許多存在的早期研究說(shuō)明熱泵性能通常是比ARI程序所期待的還低,在一項(xiàng)為路易期安那〔美國(guó)南部一州〕公用設(shè)備,研究中,兩個(gè)1976年的古典熱泵中在交換使用中發(fā)現(xiàn)季節(jié)的性能系統(tǒng)〔SP〕測(cè)量為
10、1.75而檢定的性能系數(shù)SP為2.25
在新澤西州的比較寒冷的氣候中,尼克季期〔1977年〕估計(jì)單臺(tái)熱泵的性能系數(shù)為1.65是基于預(yù)先和測(cè)量后的,在加拿大的安大概省比較寒冷的氣候中,40多臺(tái)熱泵被詳細(xì)地檢測(cè),檢測(cè)出來(lái)的成績(jī)平均性能系數(shù)為1.43在1975-1977年中的供暖季節(jié)性能系數(shù),同樣地,一項(xiàng)大的研究說(shuō)明在波士頓和明尼斯州氣候中性能系數(shù)SP值為1.61到1.2
然而,甚至在適度的氣候中,性能系數(shù)可能比預(yù)期的低,在墨西哥的四個(gè)住宅中,他們熱泵的供暖系統(tǒng)性能評(píng)估通過(guò)交互日子的加熱熱阻施行,表現(xiàn)出來(lái)的性能系數(shù)SP平均僅為1.39,正如性能傳熱系數(shù)與計(jì)算相反的指示被引導(dǎo)的恒溫器的一個(gè)被估計(jì)的那個(gè)有住宅者施行比在田納西州中預(yù)節(jié)約另外的一項(xiàng)研究低,用兩個(gè)熱泵產(chǎn)生測(cè)量的性能系數(shù)SP分別為1.58和1.99
眾所周知,上述的研究是用早期的熱泵而不是最新的現(xiàn)代設(shè)備,然而,在過(guò)去的調(diào)查中最接近的數(shù)據(jù)隱含著一樣的趨勢(shì),從超過(guò)160個(gè)佛羅里達(dá)家來(lái)的最新數(shù)據(jù)說(shuō)明運(yùn)行中的熱泵性能是受恒溫器擠壓的影響,這種一樣的現(xiàn)象在早期關(guān)于熱泵性能檢測(cè)的研究中早已發(fā)現(xiàn),由于這種設(shè)備每年在佛羅里達(dá)都有系統(tǒng)設(shè)備泄漏,因此,對(duì)于熱泵系統(tǒng)性能的控制要求是很重要的,然而當(dāng)在這種有利的條件下熱泵得到普遍的運(yùn)行時(shí),數(shù)據(jù)分析顯示,來(lái)自輔助的電子板條帶熱對(duì)熱泵效率是個(gè)很大的影響。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.