冷暖輻射空調(diào)的若干理念和合理應(yīng)用.ppt

冷（暖）輻射空調(diào) 的若干理念和合理應(yīng)用 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院 張錫虎 2009-10-14,冷（暖）輻射空調(diào)的理念,最先可能來(lái)自歐洲。 這個(gè)理念的出發(fā)點(diǎn), 是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能問(wèn)題。 受太陽(yáng)與地球相對(duì)位置變化的影響，會(huì)發(fā)生春夏秋冬四個(gè)季節(jié)環(huán)境溫度變化。 例如:北京年最大溫差約可達(dá)50（從-15到35）。,但是,人體能適應(yīng)溫度的范圍大約為： 較高標(biāo)準(zhǔn)18-28（溫差10） 較差標(biāo)準(zhǔn)12-32（溫差20） 改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，或者采用自然通風(fēng)等方法，使室外溫度對(duì)室內(nèi)溫度波動(dòng)的影響大幅度減小，縮短依賴(lài)人工冷熱源進(jìn)行采暖空調(diào)的周期，大大降低空調(diào)能耗。 歐洲推出的冷（暖）輻射空調(diào)新理念，一定要基于建筑能耗極低的節(jié)能建筑。,1）從熱舒適性指標(biāo)看冷（暖）輻射空調(diào)的優(yōu)勢(shì) 房間的熱舒適性并非單一與干球溫度有關(guān)，還與風(fēng)速、相對(duì)濕度、平均輻射溫度、服裝熱阻和新陳代謝率等因素有關(guān)。,采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50019-2003 ) 預(yù)計(jì)平均熱感覺(jué)指數(shù)（-1 PMV +1）和預(yù)計(jì)不滿(mǎn)意者的百分?jǐn)?shù)（PPD 27%）與風(fēng)速、相對(duì)濕度、平均輻射溫度、服裝熱阻和新陳代謝率等因素有關(guān)。 例如：當(dāng)上述因素取下值時(shí),請(qǐng)?zhí)貏e注意到上表取值中的“平均輻射溫度”,即房間各表面的加權(quán)平均溫度,夏季取比室溫高4,冬季取與室溫相等。,夏季采用輻射供冷時(shí)，由于可以降低房間的平均輻射溫度，輻射溫度每降低1, 約相當(dāng)于室內(nèi)干球溫度降低1的平均熱感覺(jué)指數(shù)。 冬季采用輻射供暖時(shí)，由于可以提高房間的平均輻射溫度，輻射溫度每提高1, 約相當(dāng)于室內(nèi)干球溫度提高1的平均熱感覺(jué)指數(shù)。,因此，采用輻射供冷或輻射供暖，可以在一定程度上得到節(jié)能和改善房間熱舒適性效果。 但是，同任何事物一樣，輻射供暖特別是輻射供冷也有其一定的局限性。,2）輻射供冷能承擔(dān)的冷負(fù)荷 冷輻射要嚴(yán)格控制冷表面的結(jié)露，板面溫度應(yīng)不低于室內(nèi)設(shè)計(jì)工況的露點(diǎn)溫度（例如不低于20），因此只能負(fù)擔(dān)空調(diào)房間夏季空調(diào)的部分顯熱負(fù)荷。,理論計(jì)算公式可采用 ASHRAE handbook： (美國(guó)供暖制冷和空調(diào)工程師學(xué)會(huì)手冊(cè)) 單位面積的總傳熱量 Q = QF + QL, 輻射傳熱量,TF 輻射體表面平均溫度, K TEP 其他表面的加權(quán)平均溫度, K, 對(duì)流傳熱量 地面(或頂板冷輻射） QL2.17(tEP tN)1.31 頂面（或地面冷輻射） QL0.14(tEP tN)1.25 墻面 QL1.78(tEP tN)1.32 tEP 輻射體表面平均溫度, tN 室內(nèi)空氣溫度, ,地面輻射供冷的冷輻射量參考值,但是，冷輻射能夠?qū)嶋H吸收的熱量，為什么往往會(huì)大于上述按照“不結(jié)露”原則計(jì)算所得到的數(shù)值呢？ 這是因?yàn)榉块g的得熱量中，有相當(dāng)一部分（如日射、人體、燈光等）是輻射熱，可以直接和冷輻射表面之間進(jìn)行熱交換。,正如“得熱”應(yīng)區(qū)別于“負(fù)荷”一樣。進(jìn)入房間的輻射熱，并不立即轉(zhuǎn)化為使空氣溫度上升，而是首先被各個(gè)壁面所吸收。冷輻射直接進(jìn)行了這個(gè)換熱過(guò)程。 因此，對(duì)于房間冷負(fù)荷構(gòu)成中，有較大比例輻射熱的，冷輻射能力會(huì)增大。,得熱量與冷負(fù)荷 房間得熱量不同于空調(diào)冷負(fù)荷。上世紀(jì)七十年代以前, 曾將二者混為一談。 1978年8月20日, 對(duì)京西賓館一間西向會(huì)議室測(cè)定: 房間最大得熱量為 2777kcal/h 空氣最大得熱量即空調(diào)冷負(fù)荷為1429kcal/h 空調(diào)冷負(fù)荷占房間最大得熱量的51.46,房間得熱量中: 對(duì)流熱直接與室內(nèi)空氣換熱成為瞬時(shí)冷負(fù)荷。 輻射熱則被圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具等蓄熱體吸收, 隨后再以對(duì)流形式放入室內(nèi), 成為滯后的冷負(fù)荷。 如果采用冷輻射,輻射熱就會(huì)直接被冷表面所吸收,不再以對(duì)流形式放入室內(nèi)。,輻射 蓄熱體 - - 房間得熱量 - 2777 對(duì)流 空氣 空調(diào)冷負(fù)荷 - 1429,室溫26、相對(duì)濕度60、 露點(diǎn)溫度18、表面控制溫度19,但是，房間冷負(fù)荷構(gòu)成中輻射熱不同比例條件下的冷輻射能力，還沒(méi)有嚴(yán)密的理論計(jì)算方法。 正如地面輻射供暖的負(fù)荷計(jì)算，仍沿用一般對(duì)流供暖方式的計(jì)算方法略加修正一樣，輻射供暖和輻射供冷的技術(shù)原理和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料環(huán)節(jié), 仍處在認(rèn)識(shí)過(guò)程中，滯后于應(yīng)用，尚需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用不斷探索。,3) 冷（暖）輻射空調(diào)的方式 所謂冷（暖）輻射空調(diào)，一般采用將冷（熱）媒管道敷設(shè)于房間的地面、頂或墻面的方式。冬天通過(guò)熱媒水，形成熱輻射，夏天通過(guò)冷媒水，形成冷輻射。如果是地面的冷熱輻射，可稱(chēng)為“冷暖地面”，如果是頂板的冷熱輻射，可稱(chēng)為“冷暖頂棚”。,所謂“毛細(xì)管網(wǎng)”，也是冷（暖）輻射空調(diào)的一種形式。采用較一般地面輻射供暖加熱管較細(xì)的外徑為3-5mm的塑料管組成管網(wǎng)，或稱(chēng)之為“席”，用砂槳將其抹在地面、頂或墻面內(nèi)。或預(yù)制在不同材質(zhì)的天花板模塊內(nèi)，稱(chēng)之為“吊頂毛細(xì)管模塊”。,其實(shí)，冷（熱）媒在管網(wǎng)內(nèi)的循環(huán)，同其他采暖空調(diào)水系統(tǒng)一樣，完全是依靠來(lái)源于系統(tǒng)循環(huán)水泵的機(jī)械循環(huán)動(dòng)力，根本不是真正意義上的毛細(xì)管作用。 正如初期將這種特征的空調(diào)方式戲稱(chēng)之為“告別暖氣空調(diào)時(shí)代”或“恒溫恒濕”一樣，帶有一定的商業(yè)炒作味道，暖通空調(diào)的業(yè)內(nèi)人士，大多并不認(rèn)同這種對(duì)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的輕率命名。,4）輻射供冷的除濕問(wèn)題 夏季的空調(diào)需要對(duì)空氣進(jìn)行減焓除濕。除濕過(guò)程以及補(bǔ)充輻射供冷承擔(dān)冷負(fù)荷的不足，只能依靠其他空氣處理手段。例如:, 配置獨(dú)立新風(fēng)處理系統(tǒng)，將新風(fēng)的絕對(duì)含濕量處理到低于室內(nèi)設(shè)計(jì)絕對(duì)含濕量，例如：較室內(nèi)設(shè)計(jì)絕對(duì)含濕量低3g/kg，取新風(fēng)“送風(fēng)濕差”不小于3g/kg。這樣，處理后的新風(fēng)除了擔(dān)負(fù)新風(fēng)本身濕負(fù)荷和房間內(nèi)的散濕量以外,還可以擔(dān)負(fù)部分冷負(fù)荷。,溶液除濕或冷卻除濕 如果新風(fēng)只需要擔(dān)負(fù)新風(fēng)本身濕負(fù)荷和房間內(nèi)的散濕量,則有條件采用溶液除濕。 如果新風(fēng)還需要擔(dān)負(fù)部分冷負(fù)荷,則宜采用冷卻除濕。,顯然，獨(dú)立新風(fēng)方式適用于熱、濕負(fù)荷較小的場(chǎng)合。而且，應(yīng)按照承擔(dān)除濕負(fù)荷確定所需最大新風(fēng)量，還應(yīng)該在除濕所需最大新風(fēng)量與衛(wèi)生要求所需最小新風(fēng)量（例如冬季）之間，采取有效的變風(fēng)量措施。, 配置常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)，將輻射供冷設(shè)施作為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的補(bǔ)充。適用場(chǎng)合顯然廣泛多了。雖然只是一種“補(bǔ)充”，也可以不同程度減少常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的容量，由于節(jié)能和改善房間熱舒適性效果的優(yōu)勢(shì)，值得加以提倡。,奧運(yùn)籃球比賽場(chǎng)地五棵松體育館的觀眾休息廳，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院就采用了這樣的設(shè)計(jì)。 北京工業(yè)大學(xué)陳超教授等,在北京某辦公樓的大堂，實(shí)施了地板輻射冷熱聯(lián)供系統(tǒng)改造，2009年夏季實(shí)測(cè)結(jié)果表明，可在地板表面不凝露和送風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉的條件下，大堂空氣溫度維持在24.6-26.5范圍。,5）不宜刻意作輻射供冷的配置 有些工程需要設(shè)置地面輻射供暖(例如需要保證冬季溫度的高大空間)，在此前提下，完全可以“利用”現(xiàn)成的輻射供暖設(shè)施，在夏季供給適當(dāng)?shù)睦涿剑匀恍纬奢椛涔├錀l件，何樂(lè)而不為呢？,如果本來(lái)就不需要或不適合設(shè)置輻射供暖，而輻射供冷所可以擔(dān)負(fù)的冷負(fù)荷在總冷負(fù)荷中的比例又很小時(shí)，刻意作輻射供冷的配置，就很可能會(huì)得不償失。 因?yàn)?，配置地面、墻面或頂板的冷熱輻射，需要?duì)建筑裝飾或其他設(shè)施，提出多方面的限制,甚至要犧牲其他方面的功能,特別是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高的公共建筑,從設(shè)計(jì)的整體往往很難完善實(shí)施。,6）認(rèn)真對(duì)待冷媒問(wèn)題 為充分發(fā)揮輻射供冷可以采用溫度較高冷媒的優(yōu)勢(shì),以及防止輻射供冷設(shè)施冷表面結(jié)露，應(yīng)通過(guò)認(rèn)真計(jì)算，合理確定和采取可靠技術(shù)措施控制冷媒溫度。 而為保證獨(dú)立新風(fēng)處理系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)有足夠的除濕能力，又需要較低的冷媒溫度。 應(yīng)從提高冷源設(shè)備效率的角度，認(rèn)真尋求合理的冷源系統(tǒng)配置方案。,7）若干認(rèn)識(shí)問(wèn)題 將輻射供冷的新風(fēng)下送風(fēng)方式，稱(chēng)之為“置換通風(fēng)”，這偷換了暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)的理論概念。“置換通風(fēng)”的機(jī)理，是送入的冷空氣層依靠熱浮升力的作用上升帶走熱濕負(fù)荷和污染物，因此只適用于全年送冷的區(qū)域。當(dāng)送入熱風(fēng)時(shí)，將不再屬于“置換通風(fēng)”范疇。, 有人認(rèn)為：輻射供冷應(yīng)位于房間上部，輻射供暖應(yīng)位于房間下部，認(rèn)為如果采用地面輻射供冷，將形成“凍腳”的不舒適感。 熱氣流上升、冷氣流下沉，這是對(duì)流換熱的一般概念，但是，難以做到同時(shí)配置供冷和供暖的兩套設(shè)施。,事實(shí)上，輻射供冷或輻射供暖的傳熱過(guò)程主要是輻射，作用于房間的各個(gè)表面。 對(duì)于層高不大的建筑，經(jīng)工程實(shí)測(cè)證明，無(wú)論采用地面輻射還是頂輻射，供暖或供冷時(shí)室內(nèi)垂直溫度場(chǎng)分布和各表面的輻射溫度，均不會(huì)有“想當(dāng)然”那樣大的差異。輻射供冷時(shí)，一般也要控制表面溫度在20左右，根本不致于會(huì)發(fā)生“凍腳”的問(wèn)題。, 但是,采用地面輻射還是采用頂板輻射,對(duì)供暖量或供冷量會(huì)有較大的影響。主要是其中的對(duì)流傳熱量部分。 地面輻射的對(duì)流供暖量會(huì)大于頂板輻射的對(duì)流供暖量。 頂板輻射的對(duì)流供冷量會(huì)大于地面輻射的對(duì)流供冷量。 因此，有必要根據(jù)房間冷和熱的負(fù)荷特性以及建筑構(gòu)造特征，合理確定輻射方式。, 若干工程的冷暖頂板，采用DE25的PB管，管間距300mm，埋設(shè)于200mm厚樓板下鐵之上、水電管道及上鐵之下的現(xiàn)澆混凝土層內(nèi)。此種將塑料管埋設(shè)于樓板結(jié)構(gòu)層內(nèi)的敷設(shè)方式，因帶有對(duì)施工安裝質(zhì)量的極大依賴(lài)性，不宜作為千篇一律的固定模式。, 輻射供暖或供冷工況的輻射和對(duì)流傳熱量，與輻射體表面溫度和室內(nèi)空氣溫度存在特定的函數(shù)關(guān)系。為防止輻射輻射體表面的結(jié)露，必須嚴(yán)格控制供冷工況時(shí)輻射體表面溫度。供暖工況輻射體表面溫度，也應(yīng)該符合GB 50018-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范4.4.2條的規(guī)定。, 怎樣對(duì)待室溫調(diào)節(jié)控制問(wèn)題? 冷熱輻