地板供冷研究和認識的新進展(一)

1、精品資源，臨風文檔。地板供冷研究和認識的新進展(一)摘要：隨著地板供暖的迅速推廣，地板輻射供冷的可行性備受關注。本文對國內(nèi)地板輻射供冷研究和應用狀況進行了簡要總結回顧，對地板輻射供冷置換通風復合系統(tǒng)的供冷量、防結露措施、新風與衛(wèi)生條件、舒適性等作了總結介紹。加上置換通風系統(tǒng)本身也可承擔一定的冷負荷，完全可以滿足一般建筑的要求。經(jīng)減濕處理的置換通風系統(tǒng)的存在可以防止結露。有助于提高室內(nèi)舒適度。輻射供冷除了較高的舒適性以外，另一顯著優(yōu)點是在人睡眠時，免除了吹冷風之憂。1 引言地板供暖因其節(jié)能、舒適、不占用室內(nèi)使用面積等突出特點，已在北方地區(qū)居住建筑中獲得大面積使用。在夏熱冬冷地區(qū)，特別是上海、浙江

2、等地，應用也日見增長。如該系統(tǒng)同時用于夏季供冷，將減少設備初投資，提高使用率，同時為住宅空調(diào)添加了一種全新的方式。頂板輻射供冷在歐洲已有較長的使用歷史，在一定的條件下，使用效果良好。地板供冷在上世紀90年代以前，被絕大多數(shù)人認為不可行，其原因主要有這樣幾點：（1）對結露問題的疑慮；（2）認為在舒適性方面，有悖于“腳暖頭冷”的要求；（3）認為冷表面在下，對流傳熱弱，冷量會大大小于頂板供冷。直至上世紀90年代末，歐洲開始進行理論和實際應用的探討13.國內(nèi)近年來也加快了研究和應用的進程。研究分析和實踐證明，上述擔心有些是通過一定技術措施可以解決的問題，有些則是慣性思維或缺乏深入研究而造成的誤解。2

3、國內(nèi)的初步研究和應用1998年，筆者饌寫論文，介紹我們在法國所做的工作以及歐洲（主要是法國）地板供冷的應用和發(fā)展簡況3.此后，我們與企業(yè)合作，在北方進行了地板供冷的理論探討和實驗研究4.2001年起，得到南京師范大學的資助，開始在南京進行了地板供冷的實驗研究，探討這項技術在炎熱、高濕度地區(qū)可行性。我們建造了實驗室進行了地板供冷置換通風的實驗研究，在樣板住宅進行了空氣源熱泵帶地板供冷暖系統(tǒng)的實測研究，對地板的供冷能力、防結露措施、舒適性、實際應用效果、能耗、模擬計算方法等進行了較為系統(tǒng)、全面的研究和探討511.2000年起，我們?yōu)橥Ｖ嗅t(yī)院病房大樓（建筑面積 126000）設計了地板供冷暖置換通

4、風的復合空調(diào)系統(tǒng)，由于資金緊張，工程停了近兩年，目前尚在施工中，所以還無法了解實際使用效果。2002年底又得到吳元瑋先生為主任的評委會的全票支持，獲得立項資助，將在北京地區(qū)進行可行性研究。此外，浙江大學對于地板輻射供冷系統(tǒng)的除濕問題提出了看法12.并開始了在浙江的應用研究。中國建筑技術研究院為蒙古呼和浩特市金宇批發(fā)市場設計了地板供冷系統(tǒng)13.重慶大學也進行過利用地埋管冷卻的水供給冷地板的實驗研究。3 地板供冷的供冷量地板供冷系統(tǒng)的供冷能力如何，是設計和應用中首先要考慮的問題。3.1 地板供冷系統(tǒng)可以減少室內(nèi)冷負荷地板供冷系統(tǒng)中地板主要通過輻射和對流作用與房間進行熱量交換。平均輻射溫度成為影響室

5、內(nèi)熱舒適的重要參數(shù)，平均輻射溫度和空氣溫度的共同作用可以用作用溫度（operation temperature）來反映。當室內(nèi)空氣流速較低時（低于0.2m/s）時，平均輻射溫度和室內(nèi)空氣溫度的差異將小于4，此時作用溫度近似等于空氣溫度和平均輻射溫度的平均值，這意味著二者對于室內(nèi)熱舒適的影響是同等重要的。由于輻射供冷時室內(nèi)平均輻射溫度的下降，作用溫度可降低12，比之傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，在相同的熱感覺前提下，地板供冷系統(tǒng)可以將室內(nèi)設計溫度提高12，則其冷負荷比常規(guī)系統(tǒng)的冷負荷要低10%20%.3.2 地板供冷相對于頂板供冷具有更高的輻射角系數(shù)采用地板供冷，相對于天花板供冷而言，其對流換熱量較小。但對于輻

6、射供冷系統(tǒng)來說，輻射換熱是主要部分，而影響輻射換熱的一個重要參數(shù)是人體和輻射冷表面之間的角系數(shù)。該值的大小取決于人員和冷表面之間的距離以及冷表面的面積。在面積相同時，比之其它冷表面（墻壁，窗戶，天花板等），地板對人體有著更高的角系數(shù)。一個處于6m×6m房間中央的人員，采取站姿時對地板的角系數(shù)為0.37，坐姿時對地板的角系數(shù)為0.4.作為對比，人體對天花板的角系數(shù)一般僅為0.150.20.由此可以看到，地板溫度降低1k帶來的平均輻射溫度的降低相當于把天花板溫度降低2.5k.所以雖然地板供冷對流換熱量小，但是其輻射換熱能力的增強卻更加明顯。3.3上升氣流和氣流擾動可加大對流熱交換冷表面在

7、下，地面附近有一層低溫的空氣，當遇到人體等熱源時，這層空氣被加熱上升，會增大對流換熱。冷地板也可以配合風扇使用，可增大換熱能力約15%.3.4置換通風系統(tǒng)可大幅度提高地板供冷的能力一般情況下，地板和房間的對流輻射綜合換熱系數(shù)約為7.5w/（m2.k）1.如果地板表面溫度為19，房間作用溫度為2627 （相當于常規(guī)空調(diào)下室內(nèi)設計溫度28），地板供冷量為5360w/m2，可滿足圍護結構保溫較好的居住建筑的要求，加上置換通風系統(tǒng)本身也可承擔一定的冷負荷，完全可以滿足一般建筑的要求。需要指出的是，輻射供冷象輻射供暖一樣具有“自調(diào)節(jié)”功能，當室內(nèi)輻射負荷加大，例如，當日射直射輻射較大時，地板或房間墻壁內(nèi)

8、表面溫度升高，將大幅度提高地板與房間圍護結構其余表面的輻射換熱量。地板供冷的能力可高達100150 w/m21.4 地面結露問題當供水溫度較低或室內(nèi)濕度較大時，單一的地板供冷系統(tǒng)地板表面可能結露，此時冷地板承擔室內(nèi)冷負荷的能力將受到削弱，不能滿足室內(nèi)冷負荷的需要。一些標準推薦室內(nèi)的設計相對濕度上限為60%70%（iso 1994；ashrae 1992），在室內(nèi)空氣溫度26時，露點溫度相應為1720；德國標準規(guī)定含濕量的上限為11.5g/kg，露點溫度相應為16。這表明地板的溫度應高于1620。另外，當門窗開啟時，室外的熱濕空氣進入，接觸到低溫地板也容易產(chǎn)生結露現(xiàn)象。經(jīng)減濕處理的置換通風系統(tǒng)的存在可以防止結露。新風的送入有可能使室內(nèi)維持正壓，阻止室外濕空氣的進入。另外，置換通風方式的特點之一是可以在地板的表面形成一層空氣湖，用一