2017-03-24 09:57:50
摘要
在同一房间用空调和电热油汀使室温上升5℃,比较空调和电热油汀的制暖效果,用实验数据说明空调的制暖效果又快又省电。
关键词
空调 电热油汀 制暖
一、实验目的
通过实地测试比较空调和电热油汀哪一个制暖快,哪一个较省电,为冬日里的室内制暖方案提供参考。
二、实验原理
绝大部分家庭里安装的是夏季可以制冷降温,冬季可以制热升温的热泵式空调。如图1所示,热泵式空调器主要包含:室内换热器、室外换热器、压缩机、毛细管、气液分离器和四通阀等部件。
图1 热泵式空调器工作原理图
当热泵式空调制暖时,气体制冷剂被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室内机的换热器,冷凝液化放热,成为液体,同时将室内空气加热,从而达到提高室内温度的目的。液体制冷剂经节流装置减压,进入室外机的换热器,蒸发气化吸热,成为气体,同时吸取室外空气的热量。成为气体的制冷剂再次进入压缩机开始下一个循环。
图2 电热油汀取暖器
电热油汀取暖器又叫充油取暖器(如图2),主要由密封式电热元件、金属加热管、铁散热片、控温元件、电源开关、指示灯等组成。这种取暖器是将电热管安装在散热片的腔体内部,在腔体内电热管周围注有导热油。当接通电源后,电热管周围的导热油被加热、升到腔体上部,沿散热管或散热片对流循环,通过腔体壁表面将热量辐射出去,从而加热空间环境。被空气冷却的导热油下降到电热管周围又被加热,开始新的循环。
如图3、图4所示为实验所用房间的平面图。这个房间是一个标准的矩形,有一扇门和一扇朝南的窗户,空调位于房间的东南角,实验时电热油汀置于空调的正下方。
图3 房间平面图
图4 房间立体效果图
实验中所用的温度计靠在东侧墙旁(因为此处不会被空调的气流直接吹到),且温度计离地1.5米(接近人脸的高度),这样由实验数据分析出的结论能尽量符合人的感受。
制暖功能的比较涉及两个方面,一个是制暖的速度,一个是制暖的能耗。因此,我分别用空调和电热油汀使室内温度均上升5℃,且每上升1℃,我便记录下所用的时间。
将上升的温度除以所用的时间,即可得到温度上升的速度;将铭牌上所标的额定功率乘以所用的时间,即可得到消耗的电能。
值得注意的是,空调的工作可分为两个阶段:
第一阶段(启动阶段):只有室外机在工作,且它在超额工作,此时空调的功率为最大输入功率。
第二阶段(正常工作阶段):室外机和室内挂机同时工作,此时空调的功率为额定输入功率。
三、实验仪器设备
松下牌CS_HA1212KW(KFR-34G)空调
先锋派NDY-20B11室内加热器电热油汀
明高牌室内温度计(见图5)
计时器
图5 室内温度计
四、实验步骤
1、打开窗户至少20分钟,使温度计的示数不再变化,记录下初始温度,再关闭门窗。
2、打开电热油汀,同时开启计时器。
3、温度每上升1℃,便记录下已经过的时间,直至温度累计上升5℃。
4、重复步骤1~3三次,减小实验误差。
5、同步骤1。
6、打开空调,同时开启计时器。
7、当室内挂机开始工作时,记下已经过的时间,将计时器重新启动。
8、同步骤3。
9、重复步骤5~8三次,减小实验误差。
10、从空调和电热油汀的铭牌上读取功率值。
11、计算制暖的速度和制暖的能耗,得出实验结论。
五、实验原始数据及处理
空调
实验序号 实验次数 温度t(℃) 时间t 时间间隔Δt
12.2 00’00.0’’ /
13.0 02’02.7’' 02’02.7’’
14.0 03’40.2’’ 01’37.5’’
15.0 06’12.8’’ 02’32.6’’
16.0 08’52.7’’ 02’39.9’’
17.0 12’03.4’’ 03’10.7’’
13.4 00’00.0’’ /
14.0 02’17.8’’ 02’17.8’’
2 15.0 04’39.0’’ 02’21.2’’
16.0 06’08.5’’ 01’29.5’’
17.0 08’11.7’’ 02’03.2’’
18.0 11’33.9’’ 03’22.2’
12.7 00’00.0’’ /
14.0 02’01.6’’ 02’01.6’’
3 15.0 03’18.6’’ 01’17.0’’
16 16.0 05’21.7’’ 02’03.1’’
17 17.0 08’30.7’’ 03’09.0’’
18 18.0 11’12.4’’ 02’41.7’’
由空调铭牌可知最大输入功率
额定功率
额定能力
实验序号 空调启动时间 空调平均启动时间
1 14’17.6’’
2 17’30.7’’ 15’7.4’’
3 13’34.0’’
由表可知,时间间隔Δt大致都是2分钟,运用逐差法处理实验原始数据:
∴空调的制暖速度为
电热油汀
实验序号 实验次数 温度t(℃) 时间t 时间间隔Δt
1 12.8 00’00.0’’ /
2 14.0 22’51.4’’ 22’51.4’’
3 1 15.0 31’57.8’’ 09’06.4’’
4 16.0 43’22.8’’ 11’25.0’’
5 17.0 58’24.4’’ 15’01.6’’
6 18.0 74’43.0’’ 16’18.6’’
7 12.2 00’00.0’’ /
8 13.0 21’29.8’’ 21’29.8’’
9 2 14.0 29’51.2’’ 08’21.4’’
10 15.0 45’42.6’’ 15’51.4’’
11 16.0 62’14.2’’ 16’31.6’’
12 17.0 78’31.6’’ 16’17.4’’
13 13.4 00’00.0’’ /
14 14.0 27’44.2’’ 27’44.2’’
15 3 15.0 36’20.0’’ 08’35.8’’
16 16.0 47’18.6’’ 10’58.6’’
17 17.0 60’57.4’’ 13’38.8’’
18 18.0 72’24.4’’ 11’27.0’’
由表可知,时间间隔Δt大致都是13分钟,运用逐差法处理实验原始数据:
∴电热油汀的制暖速度为
由电热油汀铭牌可知额定功率
六、实验结论
由实验可知:
设备 制暖速度(℃/min) 上升5℃所消耗的电能(kWh)
空调 0.45 0.582
电热油汀 0.072 2.31
分析上表,我们发现空调的制暖速度约为电热油汀的6.2倍,同样上升5℃时,电热油汀所消耗的电能是空调的3.97倍。所以,在上海地区的同一房间的同一位置放置空调和电热油汀,使房间温度上升同样温度时,空调的制暖速度远远比电热油汀快,所耗电能远远比电能少。
因此,在能用空调制暖的情况下,我们应尽量使用空调。
七、结果的分析讨论
空调和电热油汀的运作原理有着本质的不同:电热油汀先将输入的电能转化为内能,再通过热对流和热辐射将内能传递给室内空气;而空调是用压缩机将室外的内能转移到室内,因此空调制暖又快又省电。
那为什么在北方人们用地暖设备(类似于电热油汀)而不是空调呢?那是因为北方的室外温度实在是太冷了,空调会被霜冻住,几乎无法工作。如果要用空调的话,就得启动空调的电热丝进行除霜。很明显,电热丝和电热油汀一样,将输入的电能转化为内能,更何况电热丝所在的室外散热更快,使用空调就有点得不偿失了。我推测,如果将这个实验拿到冰天雪地中的北方去做的话,一定会得到相反的结论。
制冷剂 制冷剂R22 制冷剂价格 R22 R22制冷剂 空调制冷剂 保温管 空调保温管