溫度法中室溫測(cè)量與修正系數(shù)

閆小林，王 剛

(河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院，河北唐山 063009)

0 引言

供暖分戶計(jì)量是建筑節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)之一。供暖分戶計(jì)量中“溫度法”是一種采用“等舒適度等熱費(fèi)”的方式，通過(guò)直接測(cè)量用戶室內(nèi)溫度間接計(jì)算得到用戶的用熱情況的一種計(jì)量手段［1］。溫度法熱計(jì)量需長(zhǎng)期對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)量，而測(cè)溫的高精確度要求是必要的。目前，住宅室內(nèi)溫度測(cè)量方法一般都是以室內(nèi)墻體為測(cè)點(diǎn)參照物，距墻體1m、地面1.4m以上和窗戶1.5m的室內(nèi)范圍對(duì)1點(diǎn)或多點(diǎn)的平均溫度測(cè)量并認(rèn)定為室內(nèi)溫度［2］。但用此方法進(jìn)行室內(nèi)長(zhǎng)期測(cè)溫時(shí)，要求測(cè)溫儀器懸掛于室內(nèi)幾何中心點(diǎn)周?chē)奈恢?，?yán)重影響了用戶的正常生活起居，所以此法并不適用于長(zhǎng)期室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)。針對(duì)這一缺陷，筆者探索選用室內(nèi)側(cè)墻體作為測(cè)溫點(diǎn)，分別對(duì)不同的室內(nèi)房間進(jìn)行測(cè)量，選擇合理的測(cè)溫位置，目的是在不影響居民生活起居的同時(shí)減小一些難以消除的干擾因素以提高測(cè)量精度，為此還要對(duì)測(cè)量值進(jìn)行溫度修正，本文通過(guò)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析總結(jié)給出了室內(nèi)溫度測(cè)量修正系數(shù)參考值。

1 室內(nèi)溫度測(cè)量點(diǎn)的選取

根據(jù)室內(nèi)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的精度要求，需將測(cè)溫儀器在不影響人們正常生活的條件下固定于室內(nèi)高于地面1.4 m的某個(gè)位置，還要盡量避免陽(yáng)光直射或其它冷、熱源干擾。為此測(cè)溫選取2011年新建樓房第4層(共6層)作為測(cè)溫戶型，為盡量避免樓層布局對(duì)室內(nèi)溫度的影響，選取3個(gè)具有代表性房間進(jìn)行測(cè)量，分別為陽(yáng)面臥室、陰面臥室、客廳，每個(gè)模型內(nèi)測(cè)量4～7個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，距離門(mén)、室內(nèi)冷熱源位置不少于1 m，距離窗戶位置不少于1.5 m，且避免陽(yáng)光直射，距離地面1.7 m～2.0 m的位置。由于室外環(huán)境對(duì)溫度影響因素較多，不利于測(cè)溫的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，因此選取測(cè)溫點(diǎn)時(shí)未選取與室外環(huán)境相鄰的墻體作為測(cè)溫墻體。墻體測(cè)溫區(qū)域和測(cè)溫位置如下所示:

圖1 墻體測(cè)溫區(qū)域圖

表1 測(cè)溫房間及測(cè)溫位置描述

2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

測(cè)溫之前關(guān)閉室內(nèi)除暖氣之外的其它冷熱源，盡量避免人員走動(dòng)，使室內(nèi)溫度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。測(cè)溫時(shí)每隔5分鐘測(cè)量一次，具體數(shù)據(jù)如下圖所示:

圖2 每個(gè)房間各測(cè)點(diǎn)溫度圖

由圖2所示:A2、B2、C1和C3四個(gè)點(diǎn)溫度與室內(nèi)溫度 TA、TB、TC相比溫差范圍在0.5～2.5 ℃之間，偏差范圍較大。而其它各點(diǎn)與室內(nèi)溫度的溫差范圍在－0.5～1℃之間。原因分析:(1)與室內(nèi)溫度偏差較大的點(diǎn)均為戶鄰墻測(cè)溫點(diǎn)，由于各個(gè)用戶對(duì)房間內(nèi)的舒適要求程度不同，散熱器閥門(mén)開(kāi)關(guān)大小不一樣，室溫差引起戶間傳熱現(xiàn)象明顯。(2)同一戶內(nèi)戶主對(duì)各個(gè)室內(nèi)溫度舒適要求基本一致，且戶內(nèi)各個(gè)房間通常不關(guān)門(mén)，空氣相互流通，熱量分布相對(duì)均勻，通過(guò)墻體熱傳遞現(xiàn)象不明顯。由于戶鄰墻實(shí)測(cè)溫值偏差較大且受其它因素干擾，使長(zhǎng)期室內(nèi)溫度測(cè)量的不確定性因素增多，所以戶鄰墻不適合作為長(zhǎng)期室內(nèi)溫度測(cè)溫點(diǎn)的選取位置。

3 溫度修正系數(shù)的確定

綜上所述，戶鄰墻體并不適合用于進(jìn)行長(zhǎng)期室內(nèi)溫度測(cè)量。因此，改變測(cè)量區(qū)域再次進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)房間選取兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，選取時(shí)除滿足第1節(jié)所述的測(cè)溫條件之外，只選取內(nèi)墻做為測(cè)溫墻體。測(cè)試結(jié)果如下圖所示:

圖3 各房間內(nèi)墻測(cè)溫點(diǎn)溫度圖

由圖3中數(shù)據(jù)可知:陽(yáng)面臥室和客廳的壁溫與其室內(nèi)溫度相比時(shí)高時(shí)低，而陰面臥室的壁溫始終高于室內(nèi)溫度。原因分析:(1)由于陽(yáng)面臥室和客廳直接受到太陽(yáng)輻射的影響，盡管測(cè)溫點(diǎn)避免了陽(yáng)光直射，但太陽(yáng)輻射進(jìn)室內(nèi)的熱量經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)散還是會(huì)對(duì)測(cè)溫點(diǎn)產(chǎn)生影響，而且房間接收太陽(yáng)輻射熱量的多少受到大氣濕度、陰晴程度等因素的干擾而隨時(shí)變化，所以陽(yáng)面房間的壁溫與其室溫相比出現(xiàn)不規(guī)律性波動(dòng)。(2)陰面臥室不直接受太陽(yáng)輻射的影響，而且陰面臥室內(nèi)溫度與室外溫度差值要大于陽(yáng)面房間與室外溫度的差值，所以陰面房間向外界散熱要強(qiáng)于陽(yáng)面房間，陰面臥室室內(nèi)相對(duì)溫度偏低，房間之間傳熱始終是正向傳熱(向房間內(nèi)傳熱)。因此，在計(jì)算溫度修正系數(shù)時(shí)應(yīng)將陰面房間和陽(yáng)面房間分開(kāi)考慮［3～4］。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以下式定義溫度修正系數(shù):

式中:a—溫度修正系數(shù);

T室—室內(nèi)實(shí)際溫度，℃;

T墻—室內(nèi)墻體溫度，℃。

計(jì)算得到各房間溫度修正系數(shù)如表2所示，由表中可以看出，陰面臥室溫度修正系數(shù)均小于1，平均值為0.96。陽(yáng)面臥室與客廳的溫度修正系數(shù)在1左右波動(dòng)，平均值為1.0。

表2 測(cè)量期內(nèi)各房間溫度修正系數(shù)

為驗(yàn)證陽(yáng)面房間修正溫度系數(shù)的準(zhǔn)確性，本文選取2012年10份完工的某小區(qū)內(nèi)3#14層1401內(nèi)房間再多次進(jìn)行測(cè)量，房間剛裝修完成一個(gè)月，內(nèi)部無(wú)家具、家電，有利于測(cè)量準(zhǔn)確性。房間位置為樓體東南側(cè)，全天采光，面積13.7 m2，在室內(nèi)內(nèi)墻1.8m處選取一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每隔10 min測(cè)量一次，具體數(shù)據(jù)如圖4所示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算得出該房間的溫度修正系數(shù)平均值為1.00，與表2中所計(jì)算的陽(yáng)面溫度修正系數(shù)相同。

圖4 1401臥室測(cè)溫點(diǎn)與室內(nèi)溫度圖

經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的研究與分析總結(jié)可以看出:對(duì)于新建樓房室內(nèi)長(zhǎng)期溫度監(jiān)測(cè)，測(cè)溫墻體選擇內(nèi)墻壁時(shí)，其陰面房間應(yīng)該考慮溫度修正，溫度修正系數(shù)為0.96。而陽(yáng)面房間測(cè)量值與實(shí)際室內(nèi)溫度相差不大，可以以測(cè)量值做為室內(nèi)溫度參考值。

4 結(jié)論

(1)溫度法室內(nèi)測(cè)溫點(diǎn)位置在外墻或戶鄰墻上時(shí)受干擾因素影響較大，不利于室內(nèi)測(cè)溫的準(zhǔn)確性，應(yīng)盡量放置在影響因素較小的內(nèi)墻上。

(2)雖然測(cè)量時(shí)盡量避免了太陽(yáng)輻射的影響，但在實(shí)際過(guò)程中，完全避免是不可能的，測(cè)量值會(huì)間接受其影響。

(3)本文針對(duì)室內(nèi)測(cè)溫位置的選取和溫度修正范圍的研究為初步研究成果，意在為供暖分戶計(jì)量“溫度法”在我國(guó)實(shí)際測(cè)試和實(shí)施中給出參考意見(jiàn)。

［1］方修睦，姜永成，王學(xué)等.溫度法供暖熱計(jì)量分配系統(tǒng)的研究［J］.暖通空調(diào)，2005，35(5):112-115.

［2］住宅采暖室內(nèi)空氣溫度測(cè)量方法［S］.DB 11/T 745-2010.

［3］毛明強(qiáng)，祁躍利，徐同英等.分戶熱計(jì)量用戶熱量位置修正系數(shù)的分析計(jì)算［J］.暖通空調(diào)，2012，42(2):18-21.

［4］董重成，趙立華，姜順姬等.封閉陽(yáng)臺(tái)溫差修正系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究［C］.//全國(guó)暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)文集.2002:1907-1912.