热量与温度变化的关系范例6篇

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热量与温度变化的关系

热量与温度变化的关系范文1

【关键词】蒸发屋面；隔热膜快；热箱；标定

1 引言

生态屋面蒸发隔热技术的研究主要集中于轻质植被隔热屋面、多孔材料蒸发隔热屋面、蓄淋水隔热屋面等方面，国内在此方面的研究大多偏重于工程应用，重点对其施工工艺、构造模式、施工方法及布置等进行研究，对其隔热机理的研究开展不多。华南理工大学孟庆林等人[1]则通过热气候风洞模拟真实典型气候环境，对种植屋面材料热过程进行仿真测试研究，提出种植屋面的当量热阻为0.41～0.63（m2.K）/W；其他不同学者[2-4]也分别对不同材料的蒸发隔热模块进行了实验测试研究，获得了相关材料的蒸发隔热特性。

但是基于多孔材料的蒸发隔热技术涉及多孔介质的热湿耦合传递，仅通过实际气候条件下的实验测试难以准确获得其水力传导系数、湿扩散系数及表观当量热阻等物性参数和热湿耦合传递规律。因此本课题组设计并研制出用于测试生态屋面蒸发隔热模块的实验室防护热箱，以期通过调节实验测试模块上下表面环境参数，从而得到其热湿耦合传递特性和蒸发隔热规律。

2实验测试装置及流程

2.1 实验测试装置

生态蒸发隔热模块的热湿耦合传递特性和蒸发隔热规律采用防护热箱法进行测试，防护热箱由内外箱两部分组成，其构造从里到外依次为：镀锌板、聚苯乙烯泡沫填充物、镀锌板。里外均用黑漆喷镀。实验测试标定环境工况为：室内温度27.3℃～27.7℃，环境相对湿度在60.5%～73.6%。

标定板采用挤缩聚苯乙烯板：尺寸长×宽×厚为660mm×660mm×50mm；主要热工性能，导热系数为0.0493W/（m.K）。

2.2 实验测试流程

为了获得实验室防护热箱的标定特性规律，本文于广州的夏天（9月28日―10月3日）对实验室防护热箱的四周散热量、其它散热量、内箱箱内温度进行了测试。温度测试分别选取内箱各个壁面中心、内外箱悬空中心、标定板上下表面、内箱中心悬空。实验连续测试7个小时，每隔5分钟记录一次数据。

实验测试标定流程：通过所设置的高精度交流稳压器获得稳定的输出电压，并通过调压器调节加热器电压，从而调节防护热箱内加热器的加热量，获得不同的加热工况。利用温控装置控制外箱加热器的开启与关闭，从而使内外箱温度基本保持一致。防护热箱内外表面的温度分别由设置在箱内外表面温度传感器进行测试，并通过温度采集仪进行采集；利用电力采集仪记录轴流风机的功率、功率因数。

3 实验测试结果及分析

3.1 实验测试工况

防护热箱内箱内外壁面温度、标定板内外表面温度和内外箱箱内温度是标定计算的重要参数。其中保证内外箱箱内温度相等是其它计算的前提，不同工况下内外箱箱内温度、加热时间以及温差如表1所示。

3.2 准稳态传热状态的判定

当箱体处于相对稳定传热平衡状态时，意味着加热器加热量、箱体传热量、箱体蓄热量和标定板传热量处于相对稳定传热状态，亦即箱体标定处于稳定状态时段。判定箱体处于相对稳定传热状态是确定防护热箱内箱传热量、蓄热量的重要指标。一般情况下，可以通过标定板内外两侧的温差变化、内箱箱体壁面内外两侧的温差变化、内外箱箱内温度差值等参数变化来进行判定。本文通过内外箱箱内温度的变化来判定箱体是否进入相对稳定传热状态。从图2可以得出：不同标定工况下内外箱箱内温度温差随时间的变化规律大致相同，在开始加热的3个小时内，温差随时间逐渐缩小；3至5个小时内曲线趋于平缓；5至7个小时内，曲线基本水平，温差随时间的增加而不变。与此同时不同加热工况进入相对稳定传热状态的时间大致相同。不同工况下加热时间、准稳态阶段的选取如表1所示。

3.3 传热量的标定分析

不同标定工况下内箱箱体的四周散热量、其它散热量与箱体总热流量的关系，标定板传热量与箱体总热流量的关系。

箱体的其它散热量占总热流量的35.0%～40.4%，平均占35.6%；箱体的四周散热量占总热流量的11.8%～14.9%，平均占12.9%；标定板传热量占总热流量的47.7%～53.4%，平均占51.5%。从上述数据可以看出，当防护热箱内外箱温度相对恒定时，内箱的四周散热量很小，说明本实验设计的防护热箱合理准确。

不同实验工况下随着总热流量的不断增加，内箱的箱体散热量、其它散热量呈线性随之增加；与此同时，通过标定板的传热量也随总热流量的增加而增大，从回归公式看，相关系数的平方可以达到0.9959，说明此线性回归公式的应用准确性高，为后续生态蒸发隔热模块性能测试提供很好的标定公式基础。

4 实验测试结论

从上述标定实验结果可以分析得出以下一些结论：

（1）在实验标定环境工况（室内环境温度在27.3℃～27.7℃；环境相对湿度在60.5%～73.6%）下，不同加热工况的加热时间在7个小时左右，且不同工况下进入相对稳定状态的时间基本相同，即在加热5个小时后进入准稳态传热阶段；

（2）在实验标定环境工况下，箱体总热流量与内箱箱体四周散热量、内箱其他散热量、标定板传热量以及内箱箱内温度均表现出良好的线性相关关系，其相关系数分别为0.8951、0.9718、0.9743和0.9645，反映出箱体总热流量与内箱箱体四周散热量及其他散热量在相对稳定传热阶段具有良好的线性稳定关系；

（3）在25V～45V不同实验测试工况下，内外箱箱内温度之差介于0.62℃～0.99℃之间，满足防护热箱控制要求；且各实验测试工况下内箱箱体四周散热量与箱体总热流量的比值范围为0.118～0.149，所占份额很小且基本稳定；

5 结束语

用于测试蒸发隔热模块的防护热箱的标定是准确进行隔热实验的前提与基础，本文对测试用防护热箱进行了不同工况下的实验研究，获得了该防护热箱内箱箱体蓄热量、四周传热量与加热量的函数关系式及比值范围，同时获得了内箱箱体温度的变化范围，该实验结果可为模块的蒸发隔热实验提供必要的标定数据和良好的实验测试基础。不足之处，通过标定板的热量仅占总加热的51.5%，而其它散热量占总加热量多达35.6%，这是实验装备需要改进的地方，尽量使通过标定板的热量占总加热量的90%以上。

【参考文献】

热量与温度变化的关系范文2

首先我们来谈谈热现象中物质的三态变化规律。在这里需要记住的物理定义和规律有以下几方面：①、自然界中物质有三态即：固态、液态、气态。②、物质的三种状态之间是可以相互转化的，其中由固态变为液态叫熔化；由液态变为固态叫凝固；由液态变为气态叫汽化；由气态变为液态叫液化；由固态直接变化气态叫升华；由气态直接变为固态叫凝华。③物质的三态变化过程中还伴随有热量的变化，其中熔化要吸热；凝固要放热；汽化要吸热；液化要放热；升华要吸热；凝华要放热。对这些规律的文字描述让人觉得很是繁琐，难于记忆。如果我们用图示法则显得非常简单明了，便于记忆。在教材中也有物态变化的图示。

如图1所示，圆圈内文字表示物质的三态，用箭头表示物质三态之间的转化方向，箭头旁边的文字表示这种状态转化过程的定义及吸、放热的情况。如此，上边所有要记忆的内容用此图形很简洁的表示了出来，图示中对那些抽象的转化关系用箭头表示出来，吸放热情况也显得一目了然，从而加快了对物态变化过程中各定义及吸放热情况的理解和记忆。

同样，学生在学过内能的知识后，对温度、内能、热量这三个概念及三者之间的关系理解得不清，所以对于解答涉及相关内容的实际问题时经常出错。我们根据学生对同一个物体的温度、内能、热量三者之间关系的认识，总结出如下6个结论（为了简化，我们只讨论温度升高、内能增大、吸收热量的情况；省略了对温度降低、内能减小、放出热量的讨论）：①物体的温度升高，则物体的内能一定增大；②物体的温度升高，则物体一定吸收热量；③物体内能增大，则物体的温度一定升高；④物体内能增大，则物体一定吸收了热量；⑤物体吸收热量，则物体的温度一定升高；⑥物体吸收了热量，则物体的内能一定增大。以上关系中，其中①和⑥是正确的，而②③④⑤都是错误的（考虑到初中生的理解能力有限，初中阶段只考虑做功和吸放热单一变化的情况，不考虑做功与吸放热同时进行的情况，各种资料均如此分析）。②错误的原因是物体的温度升高还可能是外界对物体做了功。③错误的原因是物体的内能增大，若同时物体发生了物态变化（比如熔化），则物体的温度不一定升高。④错误的原因是物体的内能增大也可能是外界对物体做了功。⑤错误的原因是物体吸收热量的同时，若物体发生了物态变化（熔化），则物体的温度不一定升高。对于以上的分析，学生要记忆的内容看起来很多，且很抽象，不容易记清楚，为此我们可以构造简单的知识结构图，用下图2清晰的表示出来。

热量与温度变化的关系范文3

摘要目的：观察不同体温下输液对手术患者体温及热量的影响。方法：将56例行硬膜外阻滞麻醉的手术患者随机分为两组，温液体组和室温液体组。分别于麻醉前及麻醉后15、30、60、120分钟和术终记录肛温、热量和寒战的反应，并进行统计学比较。结果：硬膜外阻滞麻醉后30分钟两组肛温升高0.5℃后逐渐降温，温体液组患者较室温组肛温降低幅度小，无热量丢失、寒战反应发生率低(P＜0.01)。寒战患者肛温较非寒战患者者低(P＜0.01)，热量丢失多。结论：预热静脉液体不仅可以避免因输注液体温度低而引起的肢体发凉、发麻、胀痛、寒战，还可以防止术中体温降低和热量丢失。

关键词手术静脉输液肛温寒战

doi:10.3969/j.issn.1007-614x.2012.05.282

体温降低是麻醉常见并发症之一，术中低体温可导致物代谢减慢、凝血障碍、免疫功能抑制、心肌缺血、术后渗血量增多、术后切口感染和机体寒战反应。因此，维持术中患者体温正常是降低术中、术后和麻醉并发症的重要措施。但目前有关专题报道尚未见到。现对56例在硬膜外麻醉下的手术患者应用不同温度输液，患者体温及热量变化的研究结果报告如下。

资料与方法

56例在硬膜外麻醉下手术的患者，年龄43～57岁，平均50岁。术前体温正常，常规行L2～3硬膜外阻滞麻醉。手术时间2～3小时，平均2小时25分钟。

方法：将患者随机分为两组，温体液组34例，室温组22例。维持手术间温度22～24℃，硬膜外阻滞麻醉后放置肛温探头。开放上肢静脉通路，输注复方乳酸钠液体。第1小时输注量15～20ml/kg体重，之后每小时10～15ml/kg体重，并根据血压及失血量调整输液速度。温体液组输液管道(80～100cm)通过42℃的Hotline液体加温器，液体输入患者体内时的温度为37～38℃，室温组输注液体温度20～21℃。

通过控制输液温度，检测手术中硬膜外麻醉患者的体温与热量丢失以及寒战发生等情况，观察不同体温下输液对此类患者的体温以及热量的影响。依据吸热定律公式Q=CM(T2-T1)，Q=吸收的热量(KJ)、C=液体的比重(约等于1)、M=输入液体的容积、T2=液体温度、T1=体温，推算输入不同温度复方乳酸钠液体后机体热量的丢失程度。术中测量肛温、患者对寒战的自觉症状、寒战、输液量、失血量、尿量，分别在硬膜外麻醉前、硬膜外麻醉后15、30、60、120分钟和术终记录上述项目。采用的液体为复方氯化钠，因此基本可以忽略液体所产生的热量以及由此产生的误差。

统计学处理：肛温、输液前后热量变化和输液量、失血量、尿量，采用t检验，寒战症状、寒战采用X2检验。

结果

手术中肛温变化：硬膜外阻滞麻醉后30分钟肛温升高0.5℃，之后渐降，室温组下降速度和幅度较温体液组明显，室温组术终肛温较基础值低0.9～1.0℃(P＜0.01)，而温体液组术终肛温与基础值无明显性差异，见表1。

热量变化：患者术中平均输液量2800±400ml，根据Q=CM(T2-T1)计算，温液体组术终热量变化1×2800×(37-36.2)=1.52±0.22kJ(3.64±0.52kcal)，室温组术终热量变化Q=-17.79±2.54kJ(-42.56±6.08kcal)，两组相比较差异有极显著性(P＜0.001)。

寒战的发生及与术中肛温的关系：温体液组中1例患者出现寒战(2.94%)，室温组侧有7例寒战(31.8%)，两组相比，差异有极显著性(P＜0.01)。8例寒战患者和48例无寒战患者的术终肛温分别为34.9±0.3℃与36.1±0.6℃，两者之间差异也极为显著(P＜0.01)。两组输液总量、输液速度、失血量、尿量之间无显著性差异，手术时间与肛温变化也无线性关系。

讨论

患者手术中体温的变化对于麻醉有一定的影响。许多因素可以引起手术患者体温的变化，其中静注大量低温液体是手术当中患者体温降低的主要原因之一。低温液体进入人体内需要吸收机体的热量方能达到正常体温的温度(1kg液体升高1℃需吸收418kJ)［1］。另外术中脏器长时间暴露、物对体温调节中枢的抑制均使术中热量散失而影响患者导致体温降低。

本研究结果显示，硬膜外麻醉后30分钟肛温升高，表明麻醉阻滞区域的血管扩张，血流量增多，散热增多［2］，随着静脉输液量增多和腹腔脏器暴露时间延长，机体热量丢失增多，导致体温进一步降低。预热静脉液体不仅可避免因输注液体温度低而引起的肢体发凉、发麻、胀疼、寒战，还可以防止术中体温和热量丢失。慷А

汪淼等在临床应用输液恒温器的研究中［3］，对加温药物的稳定性进行了观察，结果发现加温器对药物的稳定性影响不大，无统计学意义。本研究中，在进行加温输液时，由于药物在Hotline加温器的时间短，所以可以认为不影响药物的疗效。

本文研究结果提示，在应用低温麻醉时，可采用输入低温液体的方法来维持液体的方法来维持术中的低温状态。

参考文献

1 韦统友,王芳,等.恒温加温输液用于新生儿硬肿症的效果观察.中华护理杂志,1998.

2 敖虎山,王俊科,等.硬膜外阻滞下阻滞区皮温、内皮素、动-静脉氧差的变化.中华麻醉学杂志,1996.

3 汪淼,朱嘻庆,等.输液恒温加温器的研制及临床应用.齐鲁护理杂志,1996.

热量与温度变化的关系范文4

低温地板辐射采暖系统以室内温度均匀性好、舒适性好、温度梯度小、符合人体生理要求和不影晌室内使用面积等优点，受到人们的普遍欢迎，被广泛的应用于住宅、别墅、宾馆和办公大楼等场所。地板辐射采暖同传统散热器或空调送暖在传热原理上有所不同，前者辐射所占比例大，后者以对流方式为主。

2.常见的问题

通过对一些低温地板辐射采暖工程的实际观察，我发现了许多问题，而且还相当普遍，如室内偏热、地面温度偏高和地面温度分布不均匀等，经分析可以确定这是设计上的问题。

2.1室内温度偏高

主要原因是：

(1)负荷确定时未考虑辐射采暖与对流采暖的区别，直接将对流采暖负荷作为辐射采暖负荷进行计算。相同条件下，辐射采暖时壁面温度比对流采暖时高，减少了墙壁对人体的冷辐射，而人对室内热环境的感受常以实感温度来衡量，实感温度可比室内环境温度高2—3℃，因此在保持相同舒适感的情况下，辐射采暖室内空气温度可比对流采暖时低2—3℃或在负荷计算时取对流采暖热负荷的0.9—0.95(对于全面辐射供暖来说)。

(2)在计算采暖热负荷时没有考虑上层地扳向下的传热量，也是造成室内温度升高导致室内环境偏热的原因。

(3)是有的设计人员按参考资料提供的地板散热量直接查取管间距，甚至根据经验确定管间距，而忽略了适用条件。加热管确定，公称外径、填充层厚度和供吸水温差确定，不同加热管间距与不同平均水温地板有不同的散热量。当填充层厚度改变时，地面层热阻减小，地板散热量加大，从而使室内温度升高，室内偏热；供回水温差改变，管间距增减，管内平均水温的变化，也将影响地板散热量的大小。

例如某工程设计时，供回水温度为50℃／40℃，室内温度为18℃，管间距为250㎜，地面层为木地板，地板散热量约89w／㎡。由于某种原因供回水温度改为55℃／45℃，供回水温差没有变，施工时未做变更，结果实际运行时，室内温度却高达23—24℃，温升约5—6℃，地表温度也升高了5℃左右。

因此设计时应进行细致的计算，否则不仅偏离设计要求，而且也将浪费能源。

2.2地面温度偏高

地面温度过高，长久之后人体也会感到不适，而且对地面覆盖物也有一定影响，因此根据卫生要求、人体热舒适性条件和房间用途，对地面温度做了一些规定。

地板辐射采暖时地板表面平均温度(tb)与加热管的管径(d)管间距(s)、加热管埋深(h)、地板导热系数(λ)、供回水平均温度(tp)和室内温度 (tn)有关，即：tb=fd，s，h，λtptn

由于地板单位面积散热量q与单位面积埋管的散热量(d、s、h、λ、tp)有关，则有：q=g d s h λ t p，因此得出近似公式：

tb=tn+9(q／100))0.909

由上述公式可以知道影响地面温度的因素，在工程中引起地面温度偏高的直接原因主要有以下几个力而：

(1)负荷偏大：由于室内热负荷偏大，地板单位面积散热量q增加，地板表面平均温度tb增大。

(2)供回水平均温度偏大：当供回水平均温度tp升高时，室内温度升高，地表温度也升高。

(3)埋管深度不够：有些房地产开发商为了降低房屋造价，将层高减小，用户为了保证室内足够的净高，有的采用减小加热管埋深的做法。由于埋深h减小，使地板热阻减小，单位面积地板散热量q增加，从而使得地面温度tp偏高。

2.3地面温度不匀

地面温度分布均匀程度主要受埋管深度h、管间距s大小和布管方式等影响。

2.3.1埋管深度

根据有关理论，填充层的热阻是变化的，这样就使辐射板表面呈不等温面，管顶所对应的地面温度最高，当相邻两加热管中的热水温度相等时，两管中间处的地面温度最低，埋深越小，地面温度越高和分布越不均匀。

2.3.2埋管间距

根据有关理论，当管间距增大时，两管间叠加强度减小，管顶所对应的地面温度增高，两管中间处的地面温度降低，地面温度分布更加不均匀。为了保证地面温度分布均匀性，工程中一般限定管间距不宜大于300mm，但当地面散热量大时，即使300mm的管间距也显得过密，此时可通过调整加热管水流量和水温等来适应要求。

2.3.3 布管方式

沿加热管水流方向，水温逐渐降低。常用的布管方式有平行排管式、蛇形排管式和回字形盘管式，平行排管式地板表面平均温度沿水的流程方向逐步均匀降低，蛇形排管式地板表面温度在小面积上波动大但平均温度分布较均匀，回字形盘管式地板表面平均温度也是沿水的流程波动很小，温度分布更均匀。

3.局部情况

由于沿外窗外墙热损失较大，一般将高温管段优先布置在该处，或在沿外窗外墙一定范围内布管加密，但不能过密，外窗外墙地面温度偏高会加大热量损失；

4.建议

上述问题多是由于设计中没考虑辐射采暖的特点而造成的。地板辐射采暖设计看似简单，实际设计中需综合考虑室内温度、地面温度、地面温度的分布等要求，以及相互之间的关系。室内温度与地面温度和地板散热量有很强的耦合性，某一者的变化将引起其他量的连锁变化，因此设计中应遵循以下步骤：

(1)计算热负荷，根据辐射采暖特点，确定出房间实际需热量；

(2)根据己知条件，如建筑面积、地面结构和室内温度等要求，确定地板散热量；

(3)根据散热量，室内温度，供回水温度，地板热阻，假定加热管管径，确定管间距；

(4)根据房间布置情况，在保证单管长L≤120m的条件下，确定支管数；

(5)根据房间用途及热工特性，遵循温度均匀分布的原则进行布管，布管时应注意尽量使各并联管路平衡。

(6)计算各支管水量，校核系统阻力是否平衡，注意管内的流速不应低于0.25m／s。

5.小结

(1)低温地板辐射采暖是以辐射传热为主的采暖方式，因此热负荷计算时应与对流采暖方式加以区别。

(2)室内温度、地面温度和地表面散热量有很强的耦合关系，注意某个量的变化将引起其他量的相应变化。

热量与温度变化的关系范文5

[关键词]热计量方法；热量表与热量分配表；散热器恒温控制阀；合理计费；建筑节能

1.国外应用情况及我国发展现状

国外发达国家的集中供热系统均为动态的变流量系统，其调节与控制技术先进，控制手段完善，设备质量高。目前除西方发达国家已采用这一措施外，东欧各国及原苏联地区国家正逐步推广。

我国由于现行的供热收费体制是按面积收费，所以抑制了供热节能的实现，同时造成了热费收缴困难等问题。目前，随着对供热节能研究的深入，热计量与温度控制已经成为当前我国暖通行业关注与研究的热点。

2.热计量方法

目前，欧美国家按户计量热量使用的方法基本是以下三种：

2.1　直接测定用户从供暖系统中用热量。该方法需对入户系统的流量及供回水温度进行测量。采用的仪表为热量表。该方法原理上准确，但价格较贵，安装复杂，并且在小流量时，计量误差较大。目前在法国、瑞典等国应用较多。

2.2　通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量。该方法是利用散热器平均温度与室内温度差值的函数关系来确定散热器的散热量。该方法采用的仪表为热量分配表，常用的有蒸发式和电子式两种。其中蒸发式热分配表的特点是：价格较低，安装方便，但计量准确性较差。目前在丹麦、德国广泛采用。电子式热量分配表的特点是：计量较准确、方便，价格比热量计量表低，并且可在户外读值。目前在欧美受到欢迎。

2.3　通过测定用户的热负荷来确定用户的用热量。该方法是测定室内外温度并对供暖季内的室内外温差累积求和，然后乘以房间常数(如体积热指标等)来确定收费。该方法采用的仪表为测温仪表。但有时将记忆散热器温控阀的设定温度作典型室内温度而将某一基准温度作室外温度。该方法的特点是：安装容易，价格较低。但由于遵循相同舒适度缴纳相同热费的原则，用户的热费只与设定的或测得的室温有关，而与实际用热量无关因此开窗等浪费能源的现象无法约束，不利于节能。目前德国不允许采用，美国、法国有使用。

3.热计量仪表

热计量仪表有热量表与热量分配表两种。

3.1热量表：热量表由一个热水流量计、一对温度传感器和一个积算仪组成。仪表安装在系统的供水管上，并将温度传感器分别装在供、回水管路上。一段时间内用户所消耗的热量为所供热水的流量和供回水的焓差的乘积对时间的积分。热量表就是利用这个原理，用热水流量计测量逐时的流量并用温度传感器测量逐时的供回水温度，将这些数据输入积算仪积分计算就能得出用户所用的热量。

3.2　热量分配表：热量分配表是通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量的仪表。它的使用方法是：在集中供热系统中，在每个散热器上安装热量分配表，测量计算每个住户用热比例，通过总表来计算热量；在每个供暖季结束后，由工作人员来读表，根据计算，求得实际耗热量。

以上两种计量装置相比较，热量表测量比较准确、管理方便，但是价格比较贵、维修量大，室内系统一定要分户成环，对旧有建筑多用的单管顺流式和双管式不适用，室内原有系统改造困难。热分配表价格便宜、对系统没有特殊要求，旧有系统改造比较适用，但是其结果受多种因素影响，试验工作量大，计算复杂。

4.温控设备

用户室内的温度控制是通过散热器恒温控制阀来实现的。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成，其中恒温控制器的核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化，带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器的水量来改变散热器的散热量。恒温阀设定温度可以人为调节，恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器的水量，从而来达到控制室内温度的目的。

5.热计量收费方法

城市供热是由热源、热网、热用户(室内采暖系统)组成的庞大、封闭、复杂的循环系统，只要进入供暖期投入运行后，就必须连续运行，不能间断；但是，按市场经济规律要求，又必须按用户的实际用热多少进行公平交易，保证供热。考虑到这两方面因素，热费计价办法应分为两个部分：固定开支与浮动开支。

固定开支为与能源产量没有直接的比例关系，即用户在完全没有使用的情况下也必须付出的费用，主要由用于热网正常运行的固定资产投资和供热企业管理费用等组成。如土地使用、设备投资、维修管理、职工工资等。这些固定开支提供了用户相应的使用功能，并不因为使用或停用、用的多少而变化。这部分投资应当按照用户所占建筑面积均分或是在房价上集中体现出来。

浮动开支为热量计费，是随能源的产量而变化的部分，即能源产量越多，浮动开支越大。如燃料消耗、运行耗电、系统用水、废料处理、职工加班费等。这部分费用需按照各用户应通过冷热量表计量的实际用能量进行分配。

在欧洲部分地区，供暖总费用分为两部分收取，一部分是按面积收费，一部分是按计量收费；也有些地区供暖费全部按表计费。我国应该实行什么方式，还有待探讨。

6.供热计量与温控的意义

热量与温度变化的关系范文6

为了克服地埋管地源热泵占地和初成本高等缺点，夏才初等提出了一种将地源热泵系统的地下管路直接植入地下工程的能源地下工程技术，但在地下工程施工过程中，大体积混凝土的浇筑与地基加固会产生大量的水泥水化热，而混凝土及加固体与周围土体的导热系数较小，使得地温恢复的速度非常缓慢（4年以上）［2］．地温升高将会使得地源热泵系统夏季工况的换热效率降低．目前通过实验及数值模拟等手段对混凝土水化放热过程进行了大量研究，并得出了一些推荐值或经验公式；朱伯芳提出用复合指数式表示水泥水化热和混凝土绝热温升，并根据试验资料给出参数的经验值；Schindler通过半绝热放热试验建立与水化温度相关的热率模型，分析了不同掺量粉煤灰和矿渣对水化过程的影响，并总结已有试验数据，提出水化放热累计量的计算公式；李明贤等通过实验手段研究了混凝土水化热对多年冻土地温的影响，得到了桩基础水化热的扩散半径．

刘俊等对地源热泵土壤温度的恢复特性进行了模拟与研究，得出了地源热泵系统运营过程中冷热负荷不均衡引起地温变化以及地温恢复的规律；闫晓娜等对地源热泵U形埋管的土壤温度场进行了模拟研究与实验对比，得到了换热器的传热半径；曹诗定针对能源地铁站主要热交换构件提出了平面、柱面及球面的热源模型，并给出相应的理论解或数值解；孙猛基于能量守恒原理建立了地下连续墙内埋管的传热模型理论并采用分离变量法和格林函数法给出了解析解，并初步研究了水化热对围护结构温度场的影响；但并未开展水化热对地埋管周围地温的影响研究；而地温变化对地埋管换热效果影响的研究尚不多见．本文依托上海市自然博物馆能源地下工程项目，基于上述水泥水化放热量求解方法以及地埋管周围地温场变化特性，开展研究地下工程中水泥水化热对地埋管周围地温的影响；然后基于上述地下连续墙内埋管的传热理论研究地温变化对地埋管夏季工况换热效果的影响，从而得出水化热对地源热泵地埋管换热效果的影响，为保障地源热泵系统的高效运行提供相应指导．

1上海市自然博物馆工程概况

上海自然博物馆位于上海市静安区雕塑公园中．地铁13号线从其下部穿越．基坑开挖深度为17．5m，采用地下连续墙作为围护结构．为了减小基坑施工对周围建筑的影响，在基坑的局部区域采用搅拌桩进行地基加固，基坑内搅拌桩加固区域宽8m，内坑外搅拌区宽0．85m，加固范围为从第一道圈梁至底板以下4m；圈梁至底板搅拌区的水泥参量为180kg•m－3，底板下部搅拌区的水泥参量360kg•m－3；D2型地下连续墙尺寸为1m×6m×38m，内衬墙厚度为0．6m，底板厚度为1．5m．地基加固平面如图1所示．上海自然博物馆采用地源热泵系统来承担建筑冬季热负荷和部分夏季冷负荷．受场地限制，采用能源地下工程的理念将地源热泵系统地埋管布置在地铁连续墙内、自然博物馆连续墙内以及自然博物馆地下室范围内的灌注桩内，如图2所示．

2水泥水化热对地温的影响

通过Ansys数值模拟与现场实测地温的变化来研究在地源热泵系统投入使用时水泥水化热对地温的影响．数值模型依据上海自然博物馆的D2－3地下连续墙与其周围的加固土体（图1）建立，同时现场测试该地下连续墙埋深25m和37m处地温的变化．

2．1基本假设（1）假设埋深小于5m的初始地温场由地表空气对流换热作用10年形成；（2）当地层埋深大于等于5m时，不考虑气温对地温的影响，且认为地温随埋深成线性递增；因为埋深5m处的地温随气温变化的振幅已衰减为地表的2．3％［10］；（3）不考虑混凝土与土体之间的接触热阻；（4）不考虑工程桩的水化热，因为工程桩的有效面积比较小．

2．2计算模型二维计算剖面如图3a所示，地下连续墙宽1m，地下连续墙左侧（基坑外）土体宽度取20m，右侧（基坑内）宽度取28m，地表以下取60m；计算模型如图3b所示．

2．3热物理参数为了简化数值模型，将计算范围热物理性质相近的土层归为同一土层，共分三层：软土层（0～25m），硬土层（25～30m），承压含水层（30～60m），并将各层内热物理参数的平均值作为相应土层的热物理参数值．各土层、搅拌桩及混凝土的材料热物理参数见表1．

2．4边界条件空气与土体和混凝土之间属于第三类边界条件．（1）初始地温场：通过数值计算10年时间的地表空气对流换热作用得到埋深小于5m的初始地温场．对上海地区现有地温测试数据进行拟合得到埋深大于等于5m的地温函数。

2．5水化放热模型由于水泥材料的水化热释放过程相对于地下工程的建设过程较短，所以，对地温场起决定性作用的是水化热总量，而与其水化放热的模型关系相对较小．由此，混凝土与搅拌桩的水化热模型均采用复合指数模型。2．6水化热施加过程按照上海自然博物馆的实际工况进行模拟．为了简化模拟过程，水化热每天施加一次，混凝土和土体与空气的对流换热每月进行一次，空气温度取每月的平均温度，见表4．上海自然博物馆埋管灌注桩（图2）的有效深度为地下室底板以下0～45m，以此埋深范围内的地温变化来评判水化热对地埋管换热效果的影响．图6是距地下连续墙一定范围内地温平均升高的情况，即距离地下连续墙2．85m处地温的平均升高为2．2℃，距地下连续墙13m以内地温的平均升高在1℃以上．图7是在地源热泵投入使用时沿深度方向的地温分布曲线，即距离地下连续墙越近，地温受到水化热的影响越明显，底板以下约10m处的地温受水化热影响最大．

3地温升高对地埋管换热效果的影响

3．1地温升高对地埋管换热效果影响的理论分析由牛顿冷却定律可以得到单位时间对流换热量。2．7计算结果对D2－3地下连续墙埋深25和37m处的温度变化进行数值计算，并与实测数据对比．地下连续墙埋深25m处温度的实测值与计算值偏差较大，如图4所示；而埋深37m处两者的数据较为吻合（图5）．地基加固的区域为第一道圈梁至基坑底板以下4m（埋深21．5m），25m处测点的温度受搅拌桩水化热的影响较大，但实测值与理论计算值有一定的偏差，原因之一是搅拌桩施工质量受诸多因素的影响，相比地下连续墙其施工质量较难得到保证，如搅拌的均匀性，水泥净浆掺入量会随深度而不均匀，尤其是当深度较大时水泥净浆掺入量较难保证。

3．2地埋管换热效果的现场实测分析分别对上海自然博物馆的D2－23和D3－1地下连续墙内埋管进行换热能力测试．采用恒温法测试地下连续墙内埋管的换热效果．受水化热的影响，在开始测试前地温仍然维持在较高的温度（平均值为29．5℃），为了保证一定的温差，结合实验条件，地下连续墙内埋管的进水温度调整为38℃．实测进回水温度变化曲线如图8和图9所示，实验结果见表5．从D3－1测试数据可看出，开始试验500min后进出水温差接近稳定，此时进出口水温差为3．1℃，换热量为2．21kw，然后将进水温度逐渐提高至39℃，进出口水温差增加为3．4℃，换热量为2．42kw，换热量提高了9．50％．由式（8）计算该试验工况中换热量提高的变化率为11．76％，由于39℃的进水温度在换热量达到稳定期时已经历了约650min，地埋管周围的地温会随实验的运行而升高，受现场实验条件制约，此时的地温仍按实验前的平均地温，因此由式（8）计算得到的换热量变化率比现场实测的换热量变化率大．

3．3地温升高对地埋管换热效果影响的数值分析将地埋管对流换热问题由三维转换成二维进行分析，然后基于Ansys软件进行数值模拟．首先确定管内流体的平均温度，然后计算流体出水温度，从而得到地埋管的换热量．

3．3．1基本假设（1）土层热物理参数取不同埋深的平均值；（2）热物理参数不随温度变化；（3）将系统运行12h之后的换热量作为换热效果的参考，因为地温场在系统运行12h后达到稳定；（4）各个管内沿长度方向同一断面的换热量相同．

3．3．2计算模型根据D2－23段地下连续墙的埋管形式建立有限元模型，试验时地下连续墙水平断面有4根地埋管，取对称模型，其中混凝土厚度为1m，基坑内、外土宽度体分别为1m和2m，模型宽度为3m，如图10a所示．地埋管、混凝土和土体采用实体单元，在地埋管管壁附加表面效应单元，将热对流边界施加于表面效应单元上．计算模型如图10b所示。

3．3．3热物理参数模型中介质的热物理参数见表6．

3．3．4边界条件如图10b中，模型左侧为对称边界，其他边界为恒温边界（温度与地温相同）；地埋管管内壁为热流边界．

3．3．5计算结果对D2－23地下连续墙进水温度为38℃，平均地温为29．5℃的实验工况进行数值计算，得到的换热量为2．63kw，现场实测结果为2．74kw（表5），两者换热量相差为4．0％．虽然有限元法不能准确地模拟热响应试验过程，但是用其计算温度场稳定时地下连续墙内埋管换的热量与试验结果较为吻合．对进水温度为35℃，地温为17．6℃～30℃的试验工况进行数值计算，得到系统在运行48h的换热量，如图11所示．图中，R为相关系数。由上述计算可知上海自然博物馆地源热泵夏季工况地埋管总换热量随初始地温升高而线性减小，且地温升高1℃，换热量减小5．76％，与式（8）计算所得的5．75％较为吻合．

3．4结果对比分析通过现场实测D3－1地下连续墙内埋管在进水温度变化1℃时换热量的变化，得到相应的换热量的变化率，并与理论分析进行对比，验证了式（8）的合理性，然后通过式（8）计算得到地温变化1℃对上海自然博物馆地源热泵地埋管换热量的影响．将现场实测D2－23地下连续墙内埋管的换热量与数值计算进行对比，验证了数值计算的合理性，然后通过数值计算得到地温变化1℃对上海自然博物馆地源热泵地埋管换热量的影响．

4结论