太阳能与空气源热泵在建筑节能中的应用
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前言

节能减排是当今人类社会为实现可持续发展而奋斗的两大课题,PM2.5等细颗粒物对人类的困扰,也加快了人们清洁空气的行动。从建筑节能到可再生能源的利用,已列入国家法规,其中太阳能和空气能由于其唾手可得,取之不尽,免费索取,更成为大众首选的清洁能源。

建筑中的采暖空调占据社会能耗的较大份额,节能意义重大,而冬暖夏凉又关系到千家万户奔小康的幸福憧憬。尤其是在寒冷气候区,以空气源热泵为热源取代燃烧化石燃料,更是多年来人们期盼的,也是在探索与争议中被认可的成熟技术。几乎与此同时,建筑中辐射供冷暖的兴起,使人们找到了节能舒适、卫生健康、冷暖合一的末端装置。它更适合与太阳能和空气源热泵这类低品位热源配套使用,所以,本书的中心内容是围绕着空气源热泵和或太阳能低温热水辐射供暖,及供冷除湿的温湿度独立空调技术。

本书分为三章,第一章讲述建筑节能的重要性,建筑围护结构的传热理论及人体在室内与周围物体热湿交换的物理数学描述。又针对本书的中心内容——空气源热泵供暖、空调讲述了相关的传热与热力学的基础理论知识。

第二章讲述蒸汽压缩式热泵的原理、组件、制冷剂及替代物和热力循环在温熵图与压焓图上的表达方法。讲述了中小型压缩机的种类、特性及适应低温气候的热泵的研究进展,进一步讲述了如何选择、设计空气源热泵机组的主要参数,即蒸发温度(压力)、冷凝温度(压力)、过冷度、过热度、压缩机出口参数及与之相关的压缩机的效率、功率、能效比等确定方法,并举例说明。

第三章重点讲述建筑中的辐射供冷暖的结构、原理及特性,给出了空气源热泵辐射地板供暖的系统图示、设计参数,特别是针对北方寒冷地区气象条件、建筑能耗及常用的水盘管式辐射供暖地板结构给出单位供热量与供、回水温度的相关关系,使低温热水地板辐射供暖的推广有据可循。本部分提出一种冷、暖合一的顶板辐射管帘,对它进行了理论计算并示于图表中,可供参考;同时给出了与辐射供冷配套的“一种内源式固体吸附除湿”设备及实验研究结果。

在第三章中还举出多项工程示范实例验证理论的正确性,其中有主、被动太阳能与空气源热泵三项热源集成的辐射地板供暖工程,节电率高达80%。本部分示范工程的数据证实了在寒冷气候区空气源热泵地板辐射供暖的节能率高,舒适性与室温稳定性好。

本书第一、二章由李元哲执笔,第三章的示范工程实例由姜蓬勃、许杰负责完成了产品制造和工程施工,李元哲做了测试分析,并成文。

本书承方肇洪教授审定,使书的质量得到了保证,在此表示衷心感谢。

书中不妥之处,欢迎读者批评指正。

李元哲

2015年1月于北京清华园