住宅空调计算，选择及实测

转自QQ空间 2009-6-19

基础知识：­

1.关于铝管的使用和新型制冷剂R410A的使用­
­2.常见材料导热系数
3.常用门窗材料导热系数
粘土砖：0.814w/m.k；混凝土1.5

注意，传热系数指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,℃），在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度
以下计算中除窗以外未考虑表面传热系数：当风速在0～5.5m/s之间时，表面传热系数在8～18W/(m2·K)之间。
广州历史最高气温38.7℃，最低气温是3.6℃ 。

A西卧室

长5500、宽3600、高3000，顶楼。 影音室长4100、宽3600、高2600，跟卧室连体，中间隔了天鹅绒布帘。根据GB50176-93《民用建筑热工设计规范》，先算一下房间的热参数。夏天室内恒温28℃，室内外温差为10K（出于健康考虑，室内外温差以不超过10℃为宜，屋顶有日照温差按15K） ­。
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【混凝土天花带隔热瓦】12㎡，传热系数：2W/㎡·K，24W/K+360W（屋面日照温升多15K）； 加70保温降到0.6W/㎡·K
【墙】等效40㎡，传热系数：2.2W/㎡·K，88W/K；加35保温降到1W/㎡·K ­
【120混凝土+25木地板】等效25㎡，传热系数：2W/㎡·K，50W/K； ­
【带布帘240墙】13㎡，传热系数：1.5W/㎡·K，20W/K； ­
【隔热木天花】15㎡，传热系数：0.2W/㎡·K，3W/K+45W（屋面日照温升多15K）； ­
【400木天花】8㎡，传热系数：1.2W/㎡·K，10W/K+150W（屋面日照温升多15K）；
【铝合金夹胶玻璃门】2㎡，传热系数：5W/㎡·K，10W/K；加门帘降到3W/㎡·K ­
【带窗帘铝合金玻璃窗】4.4㎡，传热系数：3W/㎡·K，13W/K； ­
【200厚书柜】5.2㎡，传热系数：0.9W/㎡·K，5W/K； ­
【60木门】1.6㎡，传热系数：2W/㎡·K，3W/K； ­
【600厚衣柜】5.2㎡，传热系数：0.3W/㎡·K，2W/K； ­
【电器发热】500W ­
【人体负荷】3人300W ­
总传热系数228W/K+1355W（159W/K+1100W） ，晴天10K温差的时候制冷量3635W（2690W）。

­ 根据计算，应该购买额定制冷量3500W的机种。极端日制冷平均功率2339W，制冷季日制冷平均功率估计1600W。用能效比3的定频空调，极端日耗电预计是18.7度，电费12元；制冷季日耗电预计是13.2度，电费8.3元。用SEER=4的变频空调估计制冷季日均耗电10度/6.3元。要开700天才省回1400元的差价（格力），就是要差不多7年（每年开100个24小时），这时候累积电费已经达到4410元，已经超过空调本身价格。所以，多开的话还是有好处的，问题是谁舍得一年开100整天？怪不得志高那样的设计寿命估计是3位数的机器还有生存空间，很多人10年都还没累计够1000小时呢。

家用空调嘛基本上就是国内格力、进口大金。先看看2家的定频和变频空调啥价格再定。有了目标就跑美苏宁富民路。国美里面美的的小姐很热情，于是过去美的的铺看看，发现做的真是烂啊，1.5P的银河180，室内机就丁点大，还以为是小1P，变频还做5级3.2能效比，还变个屁啊，简直是比肩志高啊，还能更低么？吓的我连忙扔了介绍资料落荒而逃 。晚上找资料，才发现原来美的的费用都放在广告和攻击同行还有打官司身上了，怪不得我那个在美的空调研发部门的同学这么苦。然后到格力的专柜，发现美的的180度变频空调被格力的宣传资料不点名的踩，还踩的很惨，但踩的也算实事求是。再到大金的专柜，全部是变频机，比格力贵了不少。最后去苏宁，发现没有卖格力。

手里拿了一堆热销型号，抄了一堆价格配置，­由于大金的变频实在是贵，最后研究决定，在富民路买了格力的凉之静KFR-35冷热变频空调，比国美便宜100多，还有不锈钢支架和膨胀螺丝，外加抽真空安装（空调所谓7分质量3分安装，千万不要小看了安装的抽真空环节，如果只用放空方式安装，空调的整体效果至少打个9折）。下午机器送来称了一下重量，室内机KFR-35（35556）FdD3A，标称14kg毛重，11kg净重。把包装箱放体重秤上，才13kg！？连忙拆了包装再秤，净重竟然是11.5kg。室外机KFR-35W/KFdAA标称毛重43kg、38kg净重，实测毛重42.5kg，净重36.5kg（不带铜管等配件）。

看看说明书，SEER=4.52(GB-T7725)/3.89(GB21455)，制冷量685（最低）-1800（中间）-3550（额定）-3860（最大）kW，功率215-445-1200-1400，能效比3.19-4.04-2.96-2.76。。显然这个机型不适合用于非连续运作的场合，也就是每天开不到24小时，有启动降温过程的应用。因为启动的时候是满负荷运行，耗电是最厉害的，但偏偏这个时候能效比只有2.76，而到了恒温阶段工作点移动到高能效比的中间功率段，耗电本来就不多，所以如果是间歇性开几个小时，很可能比能效比3的定频机还耗电，因为定频机的工作点是固定的，能效比基本不变，而变频机的工作点是移动的，如果不能保证长时间的工作在高效区间（中功率区），那就不要买变频机了。而我今年的应用情况是新生儿，工况就是7×24小时还需要供暖，所以选了变频机。而绝大多数家庭应该选择高能效比的定频机。 ­
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下午就安装好了，晚上就可以用了，降温很快，不到半小时就到了26℃，当时室外36摄氏度。放了个温度计在房间，偶尔走过就看一下，竟然一直是26℃没有变动。对比测试了一下家里另一台10多年前的大金1P，设定后温度在25摄氏度到28摄氏度之间波动，感觉是忽冷忽热。技术进步真是好啊。 实践发现，卧室28℃最舒服。夜深人静会听到空调的噪声，但很小，睡觉真的舒服，今天起来，喉咙有点干。
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【今天实测】
测试条件：拉开卧室和影音室之间的布帘，2个窗的窗帘均拉开?，2个成年人+1个婴儿，空调设定27℃。测试的温度计型号是HTC-1，厂家不明，买了2个，一致性非常好。 ­
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16：25，室外32.4℃、相对湿度68%，室内26.7℃、相对湿度63%，电流1.9A、电压240V、功率350W。开始记录耗电。 ­
16：45，室外32.6℃、相对湿度65%，室内26.7℃、相对湿度63%，0.122度。 ­
17：15，室外32.4℃、相对湿度66%，室内26.7℃、相对湿度62%，0.307度。（看错表了，迟了10分钟） ­
17：25，室外32.3℃、相对湿度66%，室内26.7℃、相对湿度62%，电流1.8A、电压240V，0.361度。 ­
计算得，平均温差5.7℃，考虑到空气垂直温差和远端温度高0.5℃，取5.2℃；平均功率361W，估计能效比3.7，估计制冷功率1336W，估计房间总导热系数是218W/K（减去人体发热200W，房间总散热面积150平方米，相当于1.46W/K·m2），比上面的计算值228W/K小一点。 ­

­ 看来，即使在10℃温差下，加上人体电气发热也只需要3080W，现在的空调完全能胜任卧室+影音室的制冷。完全没必要在影音室安装空调。而且实践证明，变频空调的连续运行特点对室内温度和湿度的控制相当稳定，完全没有定频机的温度和湿度波动，实际感觉真的非常舒适，这一点是定频机难望其项背的。为了进一步观察其温度调整率，继续记录数据。 ­
19：30，室外31.4℃、相对湿度67%，室内26.6℃、相对湿度59% ­
21：30，室外30.7℃、相对湿度77%，室内26.5℃、相对湿度56% ­
23：30，室外29.9℃、相对湿度84%，室内26.5℃、相对湿度57% ­
02：30，室外29.4℃、相对湿度88%，室内26.8℃、相对湿度58% ­
室外变化3.2℃，室内变化0.3℃­

11月中测试了一下制热，寒潮天气，下雨，湿冷透骨。空调设定23℃，事先运行了20小时达到温度稳定，室内机上显示25℃。功率表归零，开始测试电耗。
21：00，室外11.3℃、相对湿度80%，室内19.3℃、相对湿度57%，耗电0.000度。
22：00，室外11.1℃、相对湿度80%，室内19.3℃、相对湿度57%，耗电0.766度。

观察到一个现象，制热的时候热空气上升，循环不好，离地面高度1米的温度计测量显示19.3℃，空调设定温度是23℃，室内机（接近屋顶）测量显示25℃，垂直分层很明显，相当于平均温度22℃。计算得，平均温差11℃，平均功率766W，估计能效比3.7，估计制冷功率2834W，估计房间总导热系数是258W/K（无人体发热，房间总散热面积150平方米，相当于1.7W/K·m2），接近上面的计算值228W/K，偏大的原因估计是室内机上方最热的天花板区域刚好是隔热最差的。
在极端低温3.6℃ 下，人体高度设定18℃，估计温差达到17℃，需要4386W，现在的空调额定制热量4500W，但是说明书上“低温制热量”只有3680W，没说明测试条件，加上600W辅助加热，所以低温结霜导致制热量下降的问题还没有机会验证，不过真的发生了也可以通过牺牲影音室来保证卧室的舒适性。

B大空间

【120混凝土+瓷砖地板】68㎡，传热系数：2.6W/㎡·K，180W/K；（楼下吊顶减到1.8？）加35mmXPS地暖1W/㎡·K ­
【400木天花】70㎡，传热系数：1.2W/㎡·K，84W/K+1260W（屋面日照温升多15K）；
【铝合金玻璃窗】11㎡，传热系数：6.7W/㎡·K，73W/K；
【180内墙】37㎡，传热系数：2.1W/㎡·K，78W/K；加35保温降到1W/㎡·K ­
【240内墙】24㎡，传热系数：1.8W/㎡·K，44W/K；加35保温降到1W/㎡·K
【240外墙】15㎡，传热系数：2.3W/㎡·K，35W/K；加35保温降到1W/㎡·K ­
【铝合金夹胶玻璃门】2㎡，传热系数：5W/㎡·K，10W/K； ­
【50木门】8㎡，传热系数：2W/㎡·K，16W/K； ­
【600厚衣柜】15.4㎡，传热系数：0.3W/㎡·K，5W/K； ­
【电器发热】1000W ­
【人体负荷】800W
总传热系数525W/K+3060W（332W/K+3060W），晴天10K温差的时候制冷量8310W（6380W）。

C主卧室

长5500、宽3600、高3200，顶楼。
【240外墙】26㎡，传热系数：2.3W/㎡·K，60W/K+200W（部分东墙日照温升多5K）；加35保温降到1W/㎡·K
【混凝土天花带隔热瓦】20㎡，传热系数：2W/㎡·K，40W/K+600W（屋面日照温升多15K）；加70保温降到0.6W/㎡·K ­
【120混凝土+25木地板】等效15㎡，传热系数：2W/㎡·K，30W/K； ­
【带窗帘铝合金玻璃窗】等效4.5㎡，传热系数：3W/㎡·K，14W/K；
【铝合金夹胶玻璃门】2㎡，传热系数：5W/㎡·K，10W/K；加门帘降到3W/㎡·K ­
【180内墙】等效3㎡，传热系数：2.1W/㎡·K，6W/K；
【600厚衣柜】15.4㎡，传热系数：0.3W/㎡·K，5W/K； ­
【50木门】1.6㎡，传热系数：2W/㎡·K，3W/K； ­
­【电器发热】100W ­
【人体负荷】200W ­
总传热系数168W/K+1100W（112W/K+550W），晴天10K温差的时候制冷量2780W（1670W）。

D小卧室

长4500、宽3600、高2800，顶楼。
【180内墙】等效15㎡，传热系数：2.1W/㎡·K，32W/K；加35保温降到1W/㎡·K
【240外墙】12.3㎡，传热系数：2.3W/㎡·K，28W/K；加35保温降到1W/㎡·K
【120混凝土+25木地板】等效10㎡，传热系数：2W/㎡·K，20W/K； ­
【400木天花】12㎡，传热系数：1.2W/㎡·K，14W/K+210W（晴天屋面日照温升多15K）；
【混凝土天花带隔热瓦】3㎡，传热系数2W/㎡·K，6W/K+90W（晴天屋面日照温升多15K）；加70保温降到0.6W/㎡·K ­
【带窗帘铝合金玻璃窗】2.3㎡，传热系数：3W/㎡·K，7W/K； ­
【50木门】1.6㎡，传热系数：2W/㎡·K，3W/K； ­
【600厚衣柜】9㎡，传热系数：0.3W/㎡·K，3W/K； ­
【电器发热】50W ­
【人体负荷】100W ­
总传热系数113W/K+450W（74W/K+390W），晴天10K温差的时候制冷量1580W（1130W）。

C+D同时空调则总传热系数是253W/K+1550W（202W/K+940W），晴天10K温差的时候制冷量4280W（2960W）。
ABCD同时空调的总传热系数是860W/K+5300W（587W/K+4450W），晴天10K温差的制冷量14000W（10320W）。

E楼顶卧室

长6500、宽4800、高2300，顶楼。
【20%出露木龙骨100mmEPS隔热天花】30m2，导热系数：0.6W/m2·K，传热功率360W（平均温差按20K算）； ­
【20%木龙骨打格镶嵌50mmEPS12mm钙板保温墙】共30m2，导热系数：1.0W/m2·K，传热功率300W； ­
【木框8-12A-8（8-12A-4-12A-8）玻璃墙】22m2，2.8W/m2·K（1.87），传热功率616W（412）； ­
【20%木龙骨打格镶嵌50mmEPS20mm木地板铺地毯】30m2，导热系数：1.0W/m2·K，传热功率300W； ­
【人体电器负荷】400W ­
【结果】整体热系数160W/K，温差10k时总制冷功率2000W；温差17k时制热功率2500kW。­
采用能效比4的小一匹变频空调即可，年耗电约1200度。­

120泡沫砖保温墙传热系数1.5，还不如用120红砖加木龙骨EPS保温；8-12A-8双层玻璃的热阻是0.357m2?6?1K/ W（传热系数是2.8W/m2·K）；8-12A-4-12A-8三层玻璃的热阻是0.534m2?6?1K/ W（传热系数是1.87W/m2·K）；玻璃加厚1mm，热阻增加0.001。三层玻璃带来的好处是每年节约50元，增加的投资要15年回收。

参考广州2007年的月平均气温℃
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
气温℃ 13.8 18.7 18.9 21.1 26.7 28.5 30.8 29.0 27.9 25.4 19.7 17.5
室温℃ 18 20 20 停 停 27 28 28 27 停 停 20
温差℃ 4.2 1.3 1.1 停 停 1.5 2.8 1.0 0.9 停 停 2.5
功率W 1361 421 356 0 0 486 907 324 292 0 0 810
耗电° 980 303 257 0 0 350 653 233 210 0 0 583

全年能耗3569度电，新风按照3个人90立方米/小时，新风负荷按照传热负荷的30%计算，则总能耗是4640度。

发现在佛山气象局有自动站的数据，可以随时查看任何一个自动站的历史数据，只要在URL上直接改日期就可以了，十分方便，观察到佛山的城市热岛效应导致年平均温度增加估计1℃，则夏天能耗增加冬天耗能减少。

如果用空调热泵一体机，假设能效比是3，则年耗电1547度，电费约959元。隔热措施带来的效益估计每年1800元，20年后，保温的投资就可以收回，当然，舒适性的提高是无法用金钱衡量的。

气象站一年气温资料

2009年实践证明9月中以后就不用开空调了。到了10月底寒潮有3天的加热要求。
2008年12月：10天晨14℃，日出前加热2小时；18天寒潮，期间平均14.5℃。多云4天，阴雨3天。
2009年1月：7天晨14℃，日出前加热2小时；19天寒潮，期间平均11.5℃。多云5天，阴雨4天。
2009年2月：5天晨16℃，日出前加热2小时；2天寒潮，期间平均16℃。多云7天，阴雨1天。
2009年3月：5天晨16℃，日出前加热2小时；17天寒潮，期间平均14℃。多云10天，阴雨13天。
2009年4月：2天晨16℃，日出前加热2小时；1天寒潮，期间平均17℃。多云13天，阴雨8天。
2009年5月：14天下午平均30℃，需制冷6小时；3天白天平均32℃，需制冷12小时。多云5天，阴雨7天。
2009年6月：基本上有一半时间要制冷。平均气温按29.5℃计算。
2009年7月：大部分时间要制冷。平均气温按31.8℃计算。
2009年8月：大部分时间要制冷。平均气温按31.0℃计算。
2009年9月：大部分时间要制冷。平均气温按31.0℃计算。
2009年10月：8天下午平均气温30℃，需要制冷12小时。
2009年11月：12~23日共11天寒潮，期间平均气温12℃，需要制热。多云9天，阴雨3天。

计算得，统计期间空调制冷时间约2000小时，温差×时间是8600℃·小时；制热时间约1400小时，温差×时间是6400℃·小时。年总运行时间约3400小时，A+B+C+D同时空调的总转移热量为15.6MWh（106MWh）（电器和人体发热冬夏抵消），以综合能效比3计算，耗电5200kWh（3550kWh），电费约3500（2300）元。考虑到制热的损耗比较大，实际耗电是7000（5000）度，费用5000（3500）元。

另外经过观察佛山气象局自动站的数据，经不精确的统计（因为对多云的判断是白天温升不明显并且无降雨，因此不是非常准确），11月到3月的寒冷天气有68天，其中阴雨多云天气占了一半以上，大概有20天能用太阳能加温，因此太阳能相当的不合适 。应该用热泵加温。

热管理
夏热冬“暖”地区居住建筑节能设计标准(1)，夏热冬“暖”地区居住建筑节能设计标准（2）
室内所有隔墙拆除，代以泡沫砖墙，防止冷桥。各内表面采用以下标准处理，其中洗手间无需Low-E，普通断桥中空玻璃窗即可。热回收换气系统（预算3000）安装在洗手间，从洗手间排风，从起居室进新风，新风口靠近空调室内机进风口，空调应安装在起居室和主卧2处，采用1拖2或者是独立空调，最好是空调热水一体机。室外机应该安装应顺夏季风方向，加强散热。室内机安装在南边。

卫生间比较特殊，地暖的运行时间比其他房间长，而且没有制冷的需求，设计上应该注意。

热水地暖的舒适性比空调制热好的多，可以利用热泵供暖比较节能还省了个热水器。地暖的保温层不要用泡沫混凝土，用泡沫挤塑板，总造价约250~280，卫生间还会高些。天花板用100mm密度40kg／m3的玻璃棉+无纺布；为了加强防火性能，应该用钙板罩面。
窗户方面，由中空玻璃节能特性的影响因素分析可知，使用断桥隔热铝合金Low-E中空玻璃窗k=2.7，普通铝合金窗是k=6.4。但是LowE玻璃的寿命有限，只有10年左右，而且紫外线透射率比较高，不如用普通中空加抗紫外线贴膜。
墙体保温看来只有用外墙内保温了，比较成熟的产品有拉法基的复合保温石膏板，卫生间都可以使用。就是重物悬挂比较麻烦。

新隔墙用两面龙骨非接触交错的隔热隔音石膏墙，单侧龙骨间距300石膏板与对侧龙骨隔音间隙35mm，墙体内全部填充容重12~20kg的离心超细玻璃棉。墙体厚度约125mm，传热系数1。

假设买一套100平方米的房子，层高按照3米来算，则
表面 面积 预期传热系数 预期导热功率 保温措施 造价
天花 100平方米 0.5W/m2·K 40W/K 100mm普通苯板 50/m2，共0.5万
地板 100平方米 1.2W/m2·K 120W/K 100mm发泡水泥 50/m2，共0.5万
墙 100平方米 1W/m2·K 100W/K 拉法基保温石膏板体系 150/m2，共1.5万
窗1 20平方米 2.7W/m2·K 54W/K 断桥铝合金Low-E中空玻璃窗 700/m2，共1.4万
窗2 20平方米 6.4W/m2·K 128W/K 普通铝合金玻璃窗 300/m2，共0.6万
总的传热功率是324W/K。附加的隔热措施造价3.3万（从舒适性角度看，窗户多花的8000在这种档次住宅的投资规模下是值得的），房间平均导热系数降低至少60%

空气污染 甲醛(ppm) TVOC(mg/L)
主卧室 0.03 0.342
小房 0.01 0.312
我房 0.01 0.227
电视柜 0.34超标 0.35
标准 0.1 0.6