供暖系統(tǒng)漫談 | 壁掛爐為什么會(huì)頻繁啟停(上)?_愛格頓壁掛爐
如今,空調(diào)成為了家家戶戶都必備的家用電器,不同季節(jié),對(duì)于我們來說,動(dòng)動(dòng)手指頭就可以調(diào)控溫度,實(shí)現(xiàn)不同功能的切換,但你知道在你按下按鈕的同時(shí),空調(diào)里發(fā)生著怎么樣的變化嗎?今日,小編就帶大家了解一下相關(guān)知識(shí)。
要了解空調(diào)的運(yùn)行原理,我們就必須從空調(diào)的內(nèi)部構(gòu)造入手,我們常用的空調(diào)一般為分體式空調(diào),由空調(diào)外機(jī)和空調(diào)內(nèi)機(jī)兩部分組成,外機(jī)置于室外,里面由冷凝器和壓縮機(jī)。內(nèi)機(jī)置于室內(nèi),里面有蒸發(fā)器、膨脹閥以及貫流風(fēng)扇。需要注意的是,冷凝器與蒸發(fā)器實(shí)際上都是熱交換器,只是根據(jù)用途不同被叫做不同名稱。
制冷循環(huán)
在制冷循環(huán)中,空調(diào)通過膨脹閥降低制冷劑壓力,來降低制冷劑的沸點(diǎn),使制冷劑在室內(nèi)蒸發(fā)器中沸騰變成蒸汽,這些蒸汽流到室外,再通過壓縮機(jī)加壓將它液化并把吸收的熱量放出來,之后流回室內(nèi),不斷的往復(fù)循環(huán),室內(nèi)的熱量就被搬運(yùn)到了室外。
制熱循環(huán)
而在制熱循環(huán)中,空調(diào)使用的四通閥能讓制冷劑流向與制冷循環(huán)方向相反。具體循環(huán)是:壓縮機(jī)對(duì)制冷劑進(jìn)行加壓,并將高壓氣態(tài)的制冷劑送到室內(nèi)換熱器上,制冷劑液化放出熱量。
但冬季,室內(nèi)外溫差較大,國內(nèi)很多空調(diào)壓縮都配備電輔熱,電輔熱跟吹風(fēng)機(jī)差不多,就是在出風(fēng)口裝個(gè)發(fā)熱絲,讓吹出來的風(fēng)變暖和。
除濕模式
而對(duì)于除濕,空調(diào)在制冷時(shí),室內(nèi)蒸發(fā)器因?yàn)椴粩嗟脑谖鼰?,溫度?huì)處于一個(gè)較低的狀態(tài),為了使制冷更加高效,鼓風(fēng)機(jī)不斷將室內(nèi)空氣吸入并通過蒸發(fā)器以加快換熱的過程,空氣受冷,空氣中的水分變?yōu)槔淠?匯集到集水器排出室外。所以實(shí)際上空調(diào)在制冷模式下工作會(huì)伴隨著一定程度的除濕。除濕模式也正是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)而來的,那么如何才能讓這個(gè)除濕的過程更加高效使除濕獨(dú)立成一個(gè)功能呢?
在除濕模式中,工程師通過將壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低,讓空氣中的水汽有足夠的時(shí)間來凝結(jié),從而提高了除濕效率,使它可以稱得上是一個(gè)獨(dú)立的功能。
既然除濕會(huì)伴隨著制冷,那么市場上那些高端空調(diào)宣稱可以恒溫除濕是如何做到的呢?
答案其實(shí)很簡單,這類空調(diào)只是在送風(fēng)時(shí)對(duì)冷卻后的空氣又進(jìn)行了加熱處理,使人們在除濕的同時(shí)不會(huì)感到溫度下降,讓除濕功能成為一個(gè)一年四季都可以使用的功能。
需要注意的是,夏季制冷時(shí),溫度設(shè)置26~27攝氏度,其冷負(fù)荷可以減少8%以上;冬季制熱時(shí),溫度設(shè)置低2攝氏度,也可節(jié)電10%;人在睡眠時(shí),代謝量減少30%~50%,將空調(diào)設(shè)于睡眠檔,設(shè)置溫度高2攝氏度,可節(jié)電20%。
實(shí)踐也證明,對(duì)靜坐或輕度勞動(dòng)的人來說,室溫保持在28~29攝氏度,相對(duì)濕度保持在50%~60%,人就不會(huì)感到悶熱,也不會(huì)出汗,屬于舒適范圍。
通常我們會(huì)給壁掛爐設(shè)定一個(gè)出水溫度,壁掛爐燃燒器產(chǎn)生的熱量通過換熱器將熱量傳遞給采暖循環(huán)水,也就是將回水溫度的采暖循環(huán)水加熱升高到設(shè)定溫度。如果末端散熱量小回水溫度升高,導(dǎo)致出水溫度升高,壁掛爐控制系統(tǒng)就通過燃?xì)獗壤y減少燃?xì)饬?,從而降低加熱功率,將出水溫度維持在設(shè)定值。
采暖系統(tǒng)剛開始啟動(dòng)的時(shí)候,回水溫度通常很低,這時(shí)候壁掛爐即便全功率運(yùn)行出水溫度也不會(huì)超溫,所以第一個(gè)階段通常壁掛爐是全功率運(yùn)行的。隨著采暖的持續(xù)運(yùn)行回水溫度會(huì)逐漸升高,這時(shí)需要的加熱功率逐漸降低,壁掛爐自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率,同時(shí)末端由于平均水溫的升高散熱量也在升高,如果末端散熱量足夠大,至少能夠?qū)⒈趻鞝t最小功率提供的熱量散發(fā)出去,那么這個(gè)系統(tǒng)就可以一直維持下去,壁掛爐不會(huì)停止工作,也就不存在壁掛爐啟停問題了。
但是我們通常會(huì)給一百多平方米甚至幾十平方米的家庭配置一臺(tái)這樣的壁掛爐——除了升溫初期,一百平方米的節(jié)能建筑實(shí)際需要的平均能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到壁掛爐最低輸出功率,這時(shí)候回水溫度持續(xù)上升,直到出水溫度高于設(shè)定值后壁掛爐停爐,等到水溫降低到一定值后壁掛爐再次啟動(dòng),反復(fù)循環(huán),從而使得壁掛爐處于間斷工作狀態(tài)。
從上面可以看出,末端負(fù)荷越小,加熱時(shí)回水溫度升高越快,壁掛爐啟動(dòng)時(shí)間越短,所以從該層面來講,負(fù)荷越小壁掛爐啟停次數(shù)越多的說法是正確的。
容水量對(duì)壁掛爐啟停次數(shù)的影響
除壁掛爐最小功率和末端功率不匹配導(dǎo)致壁掛爐啟停外,系統(tǒng)容水量是影響壁掛爐啟停的重要因素。所謂系統(tǒng)容水量,是指在系統(tǒng)管網(wǎng)及末端水箱等所有水道中存儲(chǔ)的采暖水容量,采暖系統(tǒng)在工作中要將這些水都通過壁掛爐進(jìn)行循環(huán)加熱。
當(dāng)末端散熱量低于壁掛爐最低功率時(shí),壁掛爐送出的熱量不能被發(fā)散掉,將會(huì)有一部分通過回水管返回壁掛爐。對(duì)于容水量小的系統(tǒng)來說,高溫水將很快通過回水管返回壁掛爐,導(dǎo)致壁掛爐很快因超溫停爐。但對(duì)于容水量大的系統(tǒng)來說,一部分高溫水會(huì)存于系統(tǒng)中,從而延緩回水溫度的上升。
同樣,當(dāng)回水溫度過高引起出水溫度升高以致壁掛爐停爐后,容水量小的系統(tǒng)中因?yàn)榇嫠啃?,溫度很快就降低到壁掛爐啟動(dòng)溫度以下,從而導(dǎo)致壁掛爐再次啟動(dòng),而容水量大的系統(tǒng)由于系統(tǒng)中還有較多的熱水,冷卻速度要慢一些,將等到整個(gè)系統(tǒng)中的熱水都冷卻后才會(huì)重新啟動(dòng)。
壁掛爐采暖系統(tǒng)配置的散熱器不盡相同,即使配置的散熱器散熱功率相同,系統(tǒng)工作狀態(tài)也會(huì)不同。如一個(gè)散熱器為銅鋁復(fù)合材質(zhì)的,系統(tǒng)容水量很小,另一個(gè)為低碳鋼材質(zhì)的,系統(tǒng)容水量數(shù)倍于銅鋁復(fù)合散熱器,兩者本身的散熱量是一樣的,但銅鋁復(fù)合散熱器系統(tǒng)如果沒有采取特殊措施降低壁掛爐的啟停次數(shù),耗氣量可能會(huì)高于低碳鋼散熱器系統(tǒng)。
當(dāng)然,若散熱器的散熱量一直大于壁掛爐最小加熱功率,則壁掛爐在穩(wěn)定工作時(shí)熱量能實(shí)現(xiàn)平衡,壁掛爐不會(huì)停機(jī),這種情況下兩者工況是一樣的。
在這里需要強(qiáng)調(diào)一下:散熱器本身并不存在效率高低的問題!任何散熱器的散熱效率都是100%,但不同的散熱器于系統(tǒng)中使用時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率的不同,因此散熱器本身不存在高低效率之分,但散熱器系統(tǒng)有高效和低效之分。從這個(gè)方面來說,我更建議壁掛爐在選擇所帶散熱器時(shí),選用容水量大的低碳鋼之類產(chǎn)品。因?yàn)樵谝话銘?yīng)用中,用戶家實(shí)際負(fù)荷都是小于壁掛爐最小功率的,采用低碳鋼散熱器,容水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼制板式散熱器,壁掛爐啟停次數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于采用鋼制板式散熱器的系統(tǒng)。
我的觀點(diǎn)好像和大家平常認(rèn)同的觀點(diǎn)不同:比如現(xiàn)在南方普遍使用鋼制板式散熱器做壁掛爐采暖,歐洲也是以鋼制板式為主流,我們給客戶說的賣點(diǎn)是鋼制板式水容量小、熱得快、效率高、用起來更省氣,實(shí)際情況可能正好相反。
特殊情況下,散熱量小的末端如果蓄熱量大,同樣可以使啟停次數(shù)更少。比如當(dāng)系統(tǒng)整體容水量小,但熱源和末端不匹配,或者末端是大范圍變負(fù)荷變流的狀態(tài),可以在系統(tǒng)中增加一個(gè)蓄能水箱來提高容水量,末端負(fù)荷越小啟停反而次數(shù)越少,從而提高系統(tǒng)的效率。就系統(tǒng)蓄熱能力、系統(tǒng)循環(huán)量過小、系統(tǒng)失衡等對(duì)壁掛爐啟停的影響,下期繼續(xù)為大家講解。
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