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热成像仪帮您分析冬季取暖怎样最省电

2020/09/27

所有能量的最终形式都是热能,因此电能转化为热能的最终效率是100%,但热传递的过程会发生能量损失,不同取暖设备的热传递方式不同,热量损失的情况就有所不同,省电的效果也就大不一样了。我们知道,热传递有热辐射、热传导和空气对流等方式,不同热传递的效率如何呢?红外热成像仪是专门将物体表面温度分布用图像方式展现出来的仪器,红外热图中颜色越亮表示温度越高、颜色越暗则表示温度越低。让我们用红外热图一起来看看不同取暖设备的热传递效率吧。

电暖器的热传递方式是热辐射,热辐射的强烈程度与距离有很大关系,对环境温度的影响不均匀,我们离它越近就越能感受到热度。下面的红外热图像中,当电暖器附近被局部加热到很高温度时,稍远位置并没有被明显加热。温度太高的地方我们人体可消受不起,因此电暖器这种不均匀的热传递方式白白浪费了很大一部分能量。
电暖器向四面八方辐射热能,当然也会向天花板上辐射热能,因为没有形成有效的空气循环,这部分热能无法传递到室内其他地方。红外热图显示,电暖器正上方的天花板温度比其它位置高出了2℃。可见,电暖器有部分热量损失在天花板上了。总的来讲,电暖器很大一部分的热量没有传递到室内其他地方,供热效率不高,也就不够省电。
电油汀的内部充有导热油,接通电源后电热管内的导热油被加热。相比电暖器300℃的高温,电油汀一般不超过85℃,没有灼热感,给人的舒适度更好。但由于物体的热辐射强度与它的绝对温度(273+摄氏温度)四次方成正比,电油汀的辐射强度只有电暖器的15% :(273+85)^4/(273+300)^4 ≈ 15%。因此需要更多的散热片,电油汀才能辐射出足够的热量。和电暖器一样,电油汀也会辐射加热天花板,由于没有在屋内形成很好的空气循环,导致部分热量流失。     
通过巨哥电子手机红外热像仪,我们发现,暖风机的最高温度近180℃。暖风机的辐射强度不到电暖器的一半((273+180)^4/(273+300)^4≈40%),发热面积也不大,所以总的辐射能量远不及电暖器。
但是暖风机通过风扇不断地将加热的热空气吹向房间各处,暖风在房间内对流循环,从而提高了整个房间温度的均匀度,实际的效率反而更高了,也就更省电。不足之处在于,暖风机运行时有噪声和风感,给人的舒适度稍差。
电热毯是经济实惠的取暖神器,它温度不高、接近人体体温,热辐射相对较小。但电热毯以热传导的方式传热,通过褥子和人体直接接触,热传递的效率非常高;而且被窝就像一个小的密闭温室,热量基本不会散失。要说呢,电热毯产生的这点热量对于整个房间的温度影响微不足道,但是对床上加热绰绰有余了,所以也最省电。
前面提到的几种取暖设备都将电能100%转化为热能,那是不是已经达到极限了呢?并不是!空调的制热效率可以超过100%。What?这怎么可能?解答这个问题需要我们了解空调制热的原理。当空调制热时,压缩机将室内空气加热的同时,使得外机降温到低于环境温度,从而能够吸取外界的热量。通俗地理解,空调制热时把外面的热搬到了室内(使得外面的温度更低),所以制热效率大于100%,产生相同热量时比暖风机更省电。但是在北方冬季室外温度已经很低的情况下,空调不能有效从外界吸收热量,主要依靠电辅热,制热效率就不高了。空调的出风口温度并不是很高,它主要通过吹出的热风实现空气循环,将热量传递出去。由于暖气流会往上升,将风口调节到向下的角度并左右摆动,以更好地实现全屋的热循环。此外,尽量不要将空调的制热温度设到极限(一般为30℃),否则可能引起空调过载,频繁启动或不出风,增大耗电量,严重时甚至会损坏空调压缩机。
现在越来越多的家庭使用地暖。除了一般的水暖,也有用电直接加热的地板。这两种地暖能量转换效率一样,不过电加热地板可以随时开启和关闭,对省电一族更有吸引力。地暖发热均匀,主要通过加热空气实现供暖。由于没有局部高温、房屋整体温度均匀,而且没有风感和噪音,地暖在舒适度上是表现最好的。但地暖铺设的价格不便宜,长时间加热也导致电费负担不小。
要让室内保持温暖舒适,除了考虑供暖设备,房间的保暖也很重要。上面提到了从天花板损失的热量,相比从门窗散失的热量,简直不足一提。滑动式窗户的密封性比拉扣式窗户的密闭性差,从边缘散失的热量也多。此外,房屋墙体结构也会影响到屋内热量的变化,通过手机热像仪C1拍摄的红外热图可观察到层板内部结构对墙体散热的影响。用巨哥电子手机红外成热像仪检测下供暖设备和保暖设施,找到并解决问题。

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