冷(暖)辐射空调的若干理念和合理-课件PPT

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1、2021/8/261冷（暖）辐射空调冷（暖）辐射空调的若干理念和合理应用的若干理念和合理应用 北京市建筑设计研究院北京市建筑设计研究院张锡虎张锡虎2021/8/262 冷（暖）辐射空调的理念冷（暖）辐射空调的理念,最先可能来最先可能来自欧洲。自欧洲。这个理念的出发点这个理念的出发点,是建筑围护结构是建筑围护结构的节能问题。的节能问题。受太阳与地球相对位置变化的影响，受太阳与地球相对位置变化的影响，会发生春夏秋冬四个季节环境温度变化。会发生春夏秋冬四个季节环境温度变化。例如例如:北京年最大温差约可达北京年最大温差约可达5050（从（从-1515到到3535）。）。2021/8/263 但是但是,

2、人体能适应温度的范围大约为：人体能适应温度的范围大约为：较高标准较高标准18-2818-28（温差（温差1010）较差标准较差标准12-3212-32（温差（温差2020）改善建筑围护结构的热工性能，或者采用自改善建筑围护结构的热工性能，或者采用自然通风等方法，使室外温度对室内温度波动的然通风等方法，使室外温度对室内温度波动的影响大幅度减小，缩短依赖人工冷热源进行采影响大幅度减小，缩短依赖人工冷热源进行采暖空调的周期，大大降低空调能耗。暖空调的周期，大大降低空调能耗。欧洲推出的欧洲推出的冷（暖）辐射空调冷（暖）辐射空调新理念，一定新理念，一定要基于建筑能耗极低的节能建筑。要基于建筑能耗极低的节

3、能建筑。2021/8/2641 1）从热舒适性指标看冷（暖）从热舒适性指标看冷（暖）辐射空调的优势辐射空调的优势 房间的热舒适性并非单一与干房间的热舒适性并非单一与干球温度有关，还与风速、相对湿球温度有关，还与风速、相对湿度、平均辐射温度、服装热阻和度、平均辐射温度、服装热阻和新陈代谢率等因素有关。新陈代谢率等因素有关。2021/8/265采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003(GB 50019-2003)预计平均热感觉指数预计平均热感觉指数（-1 PMV -1 PMV +1+1）和）和预计不满意者的百分数预计不满意者的百分数（PPD PPD 27%2

4、7%）与风速、相对湿度、平均辐）与风速、相对湿度、平均辐射温度、服装热阻和新陈代谢率等因射温度、服装热阻和新陈代谢率等因素有关。素有关。例如：当上述因素取下值时例如：当上述因素取下值时2021/8/266夏季夏季冬季冬季风速风速0.25m/s0.25m/s0.15m/s0.15m/s相对湿度相对湿度60%60%40%40%平均辐射温度平均辐射温度比室温高比室温高44与室温相等与室温相等服装热阻（服装热阻（cloclo）0.70.7（单衣）（单衣）0.90.9（厚运动衫、（厚运动衫、毛线衫）毛线衫）新陈代谢率（新陈代谢率（metmet）1.01.01.01.02021/8/267旅游旅旅游旅馆级

5、别馆级别夏季夏季冬季冬季PPDPPD%室温室温PMVPMV室温室温PMVPMV一级一级24240 024240 05 5二级二级2525+0.37+0.372323-0.37-0.378 8三级三级2525+0.57+0.572222-0.57-0.571212四级四级2626+0.72+0.722222-0.72-0.7216162021/8/268 请特别注意到上表取值中请特别注意到上表取值中的的“平均辐射温度平均辐射温度”,即房间即房间各表面的加权平均温度各表面的加权平均温度,夏季夏季取比室温高取比室温高4,4,冬季取与室冬季取与室温相等。温相等。2021/8/269 夏季采用辐射供冷时

6、，由于可以降夏季采用辐射供冷时，由于可以降低房间的平均辐射温度，辐射温度每低房间的平均辐射温度，辐射温度每降低降低1,1,约相当于室内干球温度降低约相当于室内干球温度降低11的平均热感觉指数。的平均热感觉指数。冬季采用辐射供暖时，由于可以提冬季采用辐射供暖时，由于可以提高房间的平均辐射温度，辐射温度每高房间的平均辐射温度，辐射温度每提高提高1,1,约相当于室内干球温度提高约相当于室内干球温度提高11的平均热感觉指数。的平均热感觉指数。2021/8/2610 因此，采用辐射供冷或辐射供暖，因此，采用辐射供冷或辐射供暖，可以在一定程度上得到节能和改善可以在一定程度上得到节能和改善房间热舒适性效果。

7、房间热舒适性效果。但是，同任何事物一样，辐射供但是，同任何事物一样，辐射供暖特别是辐射供冷也有其一定的局暖特别是辐射供冷也有其一定的局限性。限性。2021/8/26112 2）辐射供冷能承担的冷负荷）辐射供冷能承担的冷负荷 冷冷辐射要严格控制冷表面的结露，辐射要严格控制冷表面的结露，板面温度应不低于室内设计工况板面温度应不低于室内设计工况的露点温度（例如不低于的露点温度（例如不低于2020），），因此只能负担空调房间夏季空调因此只能负担空调房间夏季空调的的部分部分显热负荷。显热负荷。2021/8/2612理论计算公式可采用理论计算公式可采用 ASHRAE handbookASHRAE hand

8、book：(美国供暖制冷和空调工程师学美国供暖制冷和空调工程师学会手册会手册)单位面积的总传热量单位面积的总传热量 Q=QQ=QF F+Q+QL L 2021/8/26134410010098.4FEPFTTQ 辐射传热量辐射传热量 T TF F 辐射体表面平均温度辐射体表面平均温度,K,K T TEP EP 其他表面的加权平均温度其他表面的加权平均温度,K,K 2021/8/2614 对流传热量对流传热量地面地面(或顶板冷辐射）或顶板冷辐射）Q QL L2.17(t2.17(tEPEP t tN N)1.311.31顶面顶面（或地面冷辐射）（或地面冷辐射）Q QL L0.14(t0.14(t

9、EPEP t tN N)1.251.25 墙面墙面 Q QL L1.78(t1.78(tEPEP t tN N)1.321.32 t tEP 辐射体表面平均温度辐射体表面平均温度,t tN N 室内空气温度室内空气温度,2021/8/2615室温室温 相对湿相对湿度度 空气露点空气露点温度温度 冷表面冷表面控制温度控制温度 辐射和对流辐射和对流热量热量 W/mW/m2 2262660601818191938385050151516165252252560601717181837375050141415155151242460601616171737375050131314145151 地面辐射

10、供冷的冷辐射量参考值地面辐射供冷的冷辐射量参考值2021/8/2616 但是，冷辐射能够实际吸收的热量，但是，冷辐射能够实际吸收的热量，为什么往往会大于上述按照为什么往往会大于上述按照“不结露不结露”原则计算所得到的数值呢？原则计算所得到的数值呢？这是因为房间的得热量中，有相当这是因为房间的得热量中，有相当一部分（如日射、人体、灯光等）是一部分（如日射、人体、灯光等）是辐射热，可以直接和冷辐射表面之间辐射热，可以直接和冷辐射表面之间进行热交换。进行热交换。2021/8/2617 正如正如“得热得热”应区别于应区别于“负荷负荷”一样。进入房间的辐射热，并不立一样。进入房间的辐射热，并不立即转化为

11、使空气温度上升，而是首即转化为使空气温度上升，而是首先被各个壁面所吸收。先被各个壁面所吸收。冷辐射直接冷辐射直接进行了这个换热过程。进行了这个换热过程。因此，对于房间冷负荷构成中，因此，对于房间冷负荷构成中，有较大比例辐射热的，冷辐射能力有较大比例辐射热的，冷辐射能力会增大。会增大。2021/8/2618得热量与冷负荷得热量与冷负荷 房间得热量不同于空调冷负荷。上世纪七十年房间得热量不同于空调冷负荷。上世纪七十年代以前代以前,曾将二者混为一谈。曾将二者混为一谈。19781978年年8 8月月2020日日,对京西宾馆一间西向会议室对京西宾馆一间西向会议室测定测定:房间最大得热量为房间最大得热量为

12、 27772777kcal/hkcal/h 空气最大得热量即空调冷负荷为空气最大得热量即空调冷负荷为14291429kcal/hkcal/h 空调冷负荷占房间最大得热量的空调冷负荷占房间最大得热量的51.4651.46 2021/8/2619房间得热量房间得热量中中:对流热直接与室内空气换热成为对流热直接与室内空气换热成为瞬时冷瞬时冷负荷负荷。辐射热辐射热则被围护结构和家具等蓄热体吸则被围护结构和家具等蓄热体吸收收,随后再以对流形式放入室内随后再以对流形式放入室内,成为成为滞滞后的冷负荷后的冷负荷。如果采用冷辐射如果采用冷辐射,辐射热就会直接被冷辐射热就会直接被冷表面所吸收表面所吸收,不再以对

13、流形式放入室内。不再以对流形式放入室内。2021/8/2620 辐射辐射 蓄热体蓄热体-房间得热量房间得热量 -2777 2777 对流对流 空气空气 空调冷负荷空调冷负荷 -1429 1429 2021/8/2621室温室温2626、相对湿度、相对湿度6060、露点温度露点温度1818、表面控制温度、表面控制温度1919其他表面加权其他表面加权平均温度取值平均温度取值地板冷辐射（地板冷辐射（W/mW/m2 2）顶板冷辐射（顶板冷辐射（W/mW/m2 2）辐射热辐射热对流热对流热总热量总热量辐射热辐射热对流热对流热总热量总热量与室温相等与室温相等35.935.91.61.637.537.535

14、.935.927.827.863.763.7较室温高较室温高1141.341.31.61.642.942.941.341.327.827.869.169.1较室温高较室温高2246.746.71.61.648.348.346.746.727.827.874.574.5较室温高较室温高3352.252.21.61.653.853.852.252.227.827.880.080.0较室温高较室温高4457.657.61.61.659.259.257.657.627.827.885.485.42021/8/2622 但是，房间冷负荷构成中辐射热不同比但是，房间冷负荷构成中辐射热不同比例条件下的冷辐射

15、能力，还没有严密的理例条件下的冷辐射能力，还没有严密的理论计算方法。论计算方法。正如地面辐射供暖的负荷计算，仍沿用正如地面辐射供暖的负荷计算，仍沿用一般对流供暖方式的计算方法略加修正一一般对流供暖方式的计算方法略加修正一样，辐射供暖和辐射供冷的技术原理和设样，辐射供暖和辐射供冷的技术原理和设计基础资料环节计基础资料环节,仍处在认识过程中，滞仍处在认识过程中，滞后于应用，尚需要通过实验和工程应用不后于应用，尚需要通过实验和工程应用不断探索。断探索。2021/8/26233)3)冷（暖）辐射空调的方式冷（暖）辐射空调的方式 所谓冷（暖）辐射空调，一般采用将所谓冷（暖）辐射空调，一般采用将冷（热）媒

16、管道敷设于房间的地面、顶冷（热）媒管道敷设于房间的地面、顶或墙面的方式。冬天通过热媒水，形成或墙面的方式。冬天通过热媒水，形成热辐射，夏天通过冷媒水，形成冷辐射。热辐射，夏天通过冷媒水，形成冷辐射。如果是地面的冷热辐射，可称为如果是地面的冷热辐射，可称为“冷暖冷暖地面地面”，如果是顶板的冷热辐射，可称，如果是顶板的冷热辐射，可称为为“冷暖顶棚冷暖顶棚”。2021/8/2624 所谓所谓“毛细管网毛细管网”，也是冷，也是冷（暖）辐射空调的一种形式。采（暖）辐射空调的一种形式。采用较一般地面辐射供暖加热管较用较一般地面辐射供暖加热管较细的外径为细的外径为3-5mm3-5mm的塑料管组成管的塑料管组

17、成管网，或称之为网，或称之为“席席”，用砂桨将，用砂桨将其抹在地面、顶或墙面内。或预其抹在地面、顶或墙面内。或预制在不同材质的天花板模块内，制在不同材质的天花板模块内，称之为称之为“吊顶毛细管模块吊顶毛细管模块”。2021/8/2625 其实，冷（热）媒在管网内的循环，同其实，冷（热）媒在管网内的循环，同其他采暖空调水系统一样，完全是依靠来其他采暖空调水系统一样，完全是依靠来源于系统循环水泵的机械循环动力，根本源于系统循环水泵的机械循环动力，根本不是真正意义上的毛细管作用。不是真正意义上的毛细管作用。正如初期将这种特征的空调方式戏称之正如初期将这种特征的空调方式戏称之为为“告别暖气空调时代告别

18、暖气空调时代”或或“恒温恒湿恒温恒湿”一样，带有一定的商业炒作味道，暖通空一样，带有一定的商业炒作味道，暖通空调的业内人士，大多并不认同这种对专业调的业内人士，大多并不认同这种对专业术语的轻率命名。术语的轻率命名。2021/8/26264 4）辐射供冷的除湿问题）辐射供冷的除湿问题 夏季的空调需要对空气进行减夏季的空调需要对空气进行减焓除湿。除湿过程以及补充辐射焓除湿。除湿过程以及补充辐射供冷承担冷负荷的不足，只能依供冷承担冷负荷的不足，只能依靠其他空气处理手段。靠其他空气处理手段。例如例如:2021/8/2627 配置独立新风处理系统，将新风配置独立新风处理系统，将新风的绝对含湿量处理到低于

19、室内设计绝的绝对含湿量处理到低于室内设计绝对含湿量，例如：较室内设计绝对含对含湿量，例如：较室内设计绝对含湿量低湿量低3g/kg3g/kg，取新风，取新风“送风湿差送风湿差”不小于不小于3g/kg3g/kg。这样，处理后的新风。这样，处理后的新风除了担负新风本身湿负荷和房间内的除了担负新风本身湿负荷和房间内的散湿量以外散湿量以外,还可以担负部分冷负荷。还可以担负部分冷负荷。2021/8/2628溶液除湿或冷却除湿溶液除湿或冷却除湿 如果新风只需要担负新风本身如果新风只需要担负新风本身湿负荷和房间内的散湿量湿负荷和房间内的散湿量,则有则有条件采用溶液除湿。条件采用溶液除湿。如果新风还需要担负部分

20、冷负如果新风还需要担负部分冷负荷荷,则宜采用冷却除湿。则宜采用冷却除湿。2021/8/2629 显然，独立新风方式适用于热、显然，独立新风方式适用于热、湿负荷较小的场合。而且，应按湿负荷较小的场合。而且，应按照承担除湿负荷确定所需最大新照承担除湿负荷确定所需最大新风量，还应该在风量，还应该在除湿所需最大新除湿所需最大新风量与卫生要求所需最小新风量风量与卫生要求所需最小新风量（例如冬季）之间，采取有效的（例如冬季）之间，采取有效的变风量措施。变风量措施。2021/8/2630 配置常规的空调系统，将配置常规的空调系统，将辐射供冷辐射供冷设施作为常规空调系统的补充设施作为常规空调系统的补充。适用。

21、适用场合显然广泛多了。虽然只是一种场合显然广泛多了。虽然只是一种“补充补充”，也可以不同程度减少常规，也可以不同程度减少常规空调系统的容量，由于节能和改善房空调系统的容量，由于节能和改善房间热舒适性效果的优势，值得加以提间热舒适性效果的优势，值得加以提倡。倡。2021/8/2631 奥运篮球比赛场地奥运篮球比赛场地五棵松体育馆五棵松体育馆的的观众休息厅，北京市建筑设计研究院就采观众休息厅，北京市建筑设计研究院就采用了这样的设计。用了这样的设计。北京工业大学陈超教授等北京工业大学陈超教授等,在在北京某办北京某办公楼的大堂公楼的大堂，实施了地板辐射冷热联供系，实施了地板辐射冷热联供系统改造，统改造

22、，20092009年夏季实测结果表明，可在年夏季实测结果表明，可在地板表面不凝露和送风系统关闭的条件下，地板表面不凝露和送风系统关闭的条件下，大堂空气温度维持在大堂空气温度维持在24.6-26.524.6-26.5范围。范围。2021/8/26325 5）不宜刻意作辐射供冷的配置）不宜刻意作辐射供冷的配置 有些工程需要设置地面辐射供暖有些工程需要设置地面辐射供暖(例如需要保证冬季温度的高大空间例如需要保证冬季温度的高大空间)，在此前提下，完全可以在此前提下，完全可以“利用利用”现成现成的辐射供暖设施，在夏季供给适当的的辐射供暖设施，在夏季供给适当的冷媒，自然形成辐射供冷条件，何乐冷媒，自然形成

23、辐射供冷条件，何乐而不为呢？而不为呢？2021/8/2633 如果本来就不需要或不适合设置辐射供暖，如果本来就不需要或不适合设置辐射供暖，而辐射供冷所可以担负的冷负荷在总冷负荷而辐射供冷所可以担负的冷负荷在总冷负荷中的比例又很小时，刻意作辐射供冷的配置，中的比例又很小时，刻意作辐射供冷的配置，就很可能会得不偿失。就很可能会得不偿失。因为，配置地面、墙面或顶板的冷热辐射，因为，配置地面、墙面或顶板的冷热辐射，需要对建筑装饰或其他设施，提出多方面的需要对建筑装饰或其他设施，提出多方面的限制限制,甚至要牺牲其他方面的功能甚至要牺牲其他方面的功能,特别是建特别是建设标准较高的公共建筑设标准较高的公共建

24、筑,从设计的整体往往很从设计的整体往往很难完善实施。难完善实施。2021/8/26346 6）认真对待冷媒问题）认真对待冷媒问题 为充分发挥辐射供冷可以采用温度较高冷媒为充分发挥辐射供冷可以采用温度较高冷媒的优势的优势,以及防止辐射供冷设施冷表面结露，以及防止辐射供冷设施冷表面结露，应通过认真计算，合理确定和采取可靠技术措应通过认真计算，合理确定和采取可靠技术措施控制冷媒温度。施控制冷媒温度。而为保证独立新风处理系统或空调系统有足而为保证独立新风处理系统或空调系统有足够的除湿能力，又需要较低的冷媒温度。够的除湿能力，又需要较低的冷媒温度。应从提高冷源设备效率的角度，认真寻求合应从提高冷源设备效

25、率的角度，认真寻求合理的冷源系统配置方案。理的冷源系统配置方案。2021/8/26357 7）若干认识问题）若干认识问题 将辐射供冷的新风下送风方式，称将辐射供冷的新风下送风方式，称之为之为“置换通风置换通风”，这偷换了暖通空调，这偷换了暖通空调专业的理论概念。专业的理论概念。“置换通风置换通风”的机理，的机理，是送入的冷空气层依靠热浮升力的作用是送入的冷空气层依靠热浮升力的作用上升带走热湿负荷和污染物，因此只适上升带走热湿负荷和污染物，因此只适用于全年送冷的区域。当送入热风时，用于全年送冷的区域。当送入热风时，将不再属于将不再属于“置换通风置换通风”范畴。范畴。2021/8/2636 有人认

26、为：辐射供冷应位于房间上有人认为：辐射供冷应位于房间上部，辐射供暖应位于房间下部，认为部，辐射供暖应位于房间下部，认为如果采用地面辐射供冷，将形成如果采用地面辐射供冷，将形成“冻冻脚脚”的不舒适感。的不舒适感。热气流上升、冷气流下沉，这是对热气流上升、冷气流下沉，这是对流换热的一般概念，但是，难以做到流换热的一般概念，但是，难以做到同时配置供冷和供暖的两套设施。同时配置供冷和供暖的两套设施。2021/8/2637 事实上，辐射供冷或辐射供暖的传热过事实上，辐射供冷或辐射供暖的传热过程主要是辐射，作用于房间的各个表面。程主要是辐射，作用于房间的各个表面。对于层高不大的建筑，经工程实测证明，对于层

27、高不大的建筑，经工程实测证明，无论采用地面辐射还是顶辐射，供暖或供无论采用地面辐射还是顶辐射，供暖或供冷时室内垂直温度场分布和各表面的辐射冷时室内垂直温度场分布和各表面的辐射温度，均不会有温度，均不会有“想当然想当然”那样大的差异。那样大的差异。辐射供冷时，一般也要控制表面温度在辐射供冷时，一般也要控制表面温度在2020左右，根本不致于会发生左右，根本不致于会发生“冻脚冻脚”的的问题。问题。2021/8/2638 但是但是,采用地面辐射还是采用顶板辐射采用地面辐射还是采用顶板辐射,对对供暖量或供冷量会有较大的影响。主要是其中供暖量或供冷量会有较大的影响。主要是其中的对流传热量部分。的对流传热量

28、部分。地面辐射的对流供暖量会大于顶板辐射的对地面辐射的对流供暖量会大于顶板辐射的对流供暖量。流供暖量。顶板辐射的对流供冷量会大于地面辐射的对顶板辐射的对流供冷量会大于地面辐射的对流供冷量。流供冷量。因此，有必要根据房间冷和热的负荷特性以因此，有必要根据房间冷和热的负荷特性以及建筑构造特征，合理确定辐射方式。及建筑构造特征，合理确定辐射方式。2021/8/2639 若干工程的冷暖顶板，采用若干工程的冷暖顶板，采用D DE E2525的的PBPB管，管间距管，管间距300mm300mm，埋设于，埋设于200mm200mm厚厚楼板下铁之上、水电管道及上铁之下楼板下铁之上、水电管道及上铁之下的现浇混凝

29、土层内。此种将塑料管埋的现浇混凝土层内。此种将塑料管埋设于楼板结构层内的敷设方式，因带设于楼板结构层内的敷设方式，因带有对施工安装质量的极大依赖性，不有对施工安装质量的极大依赖性，不宜作为千篇一律的固定模式。宜作为千篇一律的固定模式。2021/8/2640 辐射辐射供暖或供冷工况的辐射和对流传热供暖或供冷工况的辐射和对流传热量，与辐射体表面温度和室内空气温度存量，与辐射体表面温度和室内空气温度存在特定的函数关系。为防止辐射辐射体表在特定的函数关系。为防止辐射辐射体表面的结露，必须严格控制供冷工况时辐射面的结露，必须严格控制供冷工况时辐射体表面温度。供暖工况辐射体表面温度，体表面温度。供暖工况辐

30、射体表面温度，也应该符合也应该符合GB 50018-2003GB 50018-2003采暖通风与空采暖通风与空气调节设计规范气调节设计规范4.4.24.4.2条的规定。条的规定。2021/8/2641 怎样对待室温调节控制问题怎样对待室温调节控制问题?冷热辐射系统的热惰性很大，且许多冷热辐射系统的热惰性很大，且许多建筑事实上存在内区和外区的不同负荷建筑事实上存在内区和外区的不同负荷密度，且室温很难自主选择，并适应负密度，且室温很难自主选择，并适应负荷的静态特性特别是动态特性的调节控荷的静态特性特别是动态特性的调节控制。制。有以下并不十分成熟的应对措施有以下并不十分成熟的应对措施:2021/8/2642 a.a.由风系统主导进行调节控制由风系统主导进行调节控制,配置常配置常规空调系统，将辐射供冷设施作为常规规空调系统，将辐射供冷设施作为常规空调系统的补充空调系统的补充,就比较容易实施。就比较容易实施。b.b.依靠上述冷辐射能直接吸收引起负荷依靠上述冷辐射能直接吸收引起负荷波动的主要因素波动的主要因素辐射热的辐射热的“自平衡自平衡”作用作用,但由于但由于“自平衡自平衡”作用的量概念尚作用的量概念尚不完善不完善,会存在相当程度的盲目性。会存在相当程度的盲目性。部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！