成都地区毛细管采暖系统运行特性
引言
成都地区地处夏热冬冷地区，由于其特有的地理位置导致该地区夏季闷热，冬季湿冷，潮湿期长的气候特点。另外，随着经济和社会的进步，该地区人们对居住环境的健康及舒适要求也逐步提高。目前空调采暖已广泛普及，但主要以对流式空调器为主，存在着噪声大、舒适性差、房间温度不均匀等弊端。相比而言，空气源热泵+毛细管地板辐射采暖具有舒适、节能、美观和节省空间等优势，此外还可以实现生活用热水与空调用热联供，产生更大的经济效益。本文以成都市某户式空气源热泵+毛细管地板辐射空调系统冬季采暖工况进行测试，并以所测数据为基础，对其热舒适性进行分析。研究结果为该系统的推广和优化提供技术数据。
1 测试系统
1.1 实验住宅
实验住宅为成都市文星镇某一住宅楼中第十一层住户，总建筑面积为140m2，三室两厅，包括主卧、次卧、书房、客厅等，本实验主要测试房间为次卧室。该建筑围护结构热工参数如表1，用户建筑平面如图1。
1.2 测试系统
系统采用热回收式空气源热泵为冷热源，风机盘管和毛细管为换热末端。其中主卧、次卧、书房、客厅及餐厅按设计负荷选择不同型号的风机盘管，主卧、书房、次卧地面及次卧顶面分别铺装毛细管，整个实验测试系统如图2。
系统工作原理是夏季利用空气源热泵机组制取7℃的冷水，一部分供给风机盘管冷水盘管，经强制对流换热后，水温上升，回到热泵机组，另一部分将7℃的冷水经板式换热器和混水中心提升至18℃～22℃，供给毛细管末端；冬季由空气源热泵制取热水，一部分经风机盘管对流换热，另一部分供给毛细管末端。风机盘管的流量用管路中的球阀调节流量，毛细管管路流量用混水中心自带的泵或分集水器上的阀门来调节。
实验测试时间为2013年1 月23 日，主要对地板表面温度，室内外温湿度，围护构内表面温度，供回水温度进行测试，温度传感器采用铜-康热电偶，通过JTRG—Ⅱ建筑热工温度与热流自动测试系统对所有数据实时观察和自动记录，Testo175 测试室内外相对湿度。
实验以次卧地板毛细管辐射采暖为对象，围护结构内表面各布置一个温度测点，在房间中心位置垂直方向距地面0.1m和1.7m布置两个温度测点，在1.7m 同一高度下，靠门侧和靠窗侧分别设置1个测点，室内外各布置1个湿度测点。
2 系统运行特性分析
测试期间为晴天，室外温度为10～15℃、相对湿度为35%～58%。系统于上午10:15启动，运行约2h后关闭。
如图3 所示，系统开启后毛细管管供回水温度Inlet、Outlet快速升高，地板升温迅速；开机59min后，毛细管供回水温度达到峰值，供水温度为40.7℃，回水温度为33.74℃。由于主机设定了回水温度限制，系统开始间歇启停，毛细管供回水温度随系统间歇启停而变化，而地板表面则持续升温至12:07(即运行约2h)系统停机时达到最大值30℃，此时室内温度为20℃。
热泵系统停止后，毛细管供回水温度迅速下降，地板温度也随之较快下降，而由于地板的蓄热性，室内空气温度表现缓慢下降的趋势，在180min达到17.75℃，之后又随着室外温度的上升而略有提升。
3 热舒适性分析
3.1 一般热舒适性评价
3.1.1 PMV-PPD 计算采 用国际化标准组织ISO7730 提出的PMV-PPD指标来分析地板辐射供暖人体感觉的热舒适程度。PMV与冷热感对应如表2 所示。
PMV[5]模型计算公式为：
式中：M为人体新陈代谢产热率，W/m2；H为单位面积新陈代谢产热量，H=M(1-η)，W/m2；η为人体所做机械功占人体能量代谢率的百分数；W为人体对外做功率，W/m2；Pa 为环境水蒸气分压力，kPa；fcl 为服装面积系数；tcl 为衣服外表面温度，℃；tr为平均辐射温度，℃；hc为对流换热系数，W/m2·℃；var 为空气相对风速，m/s；Icl 为衣服热阻值 clo，1clo=0.155m2·℃/W。PPD[5]计算模型：PPD = 100 - 95′ e-(0.03353PMV 4 +0.2197PMV 2 )
对成都地区冬季室内PMV-PPD 计算之前根据当地生活习惯、衣着情况等做以下假设：
(1)分别计算人体新陈代谢率M[5]=50W/m2(相当于静坐、休息)和M[6]=70W/m2(相当于从事轻体力活动)情况下的PMV-PPD。
(2)冬季一般习惯穿棉内衣、毛衣、外套、穿棉袜、棉拖鞋、其衣服对应热阻值可取Icl=l.2col。
(3)hc按本实验实测取3.8W/m2·℃。根据以上公式及假设，计算得M=50，M=70情况下PMV-PPD 如图4 所示。
实验期间，室外气温在9～18℃变化，当人体处于静坐状态时，PMV指标控制在0.8～0.6 之间，PPD 指标控制在18%以内；当住户从事轻体力活动时，PMV 指标控制0.33～0.43 之间，PPD指标控制在19%以内，虽然不满足ISO7730 推荐标准[5]：-0.5≤PMV≤0.5，PPD≤10%，但却能够很好的满足我国热舒适性推荐值-1.5
