辐射采暖房间热负荷分析

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1、辐射采暖房间热负荷分析提要　讨论了辐射采暖与散热器或热风采暖方式在外围护结构内表面温度方面的差异，指出辐射采暖房间在某些条件下，由于大批量指标较大而削弱了辐射采暖的节能性，通过对辐射采暖方式节能率的分析，提出外围护结构内表面辐射吸收系数ρq是影响节能效果的关键因素，并给出同时保证建筑节能和人体健康要求的ρq取值范围。　　关键词　辐射采暖内表面温度耗热量指标节能率辐射吸收系数一、引言　　　　为解决散热器采暖存舒适性差、系统能耗大和难以计量等问题，低温辐射采暖正逐渐被采用。散热器采暖与辐射采暖房间热状况的最大区别在于外围护结构内表面温度有较大差别，若外墙保温性能相同，则前

2、者仅受控于室内外空气温度，而后者还受到辐射采暖板的热辐射作用。辐射板采暖时，若室内采暖温度与散热器采暖时取同一值，则外围护结构内表面温度将偏高，在相同的围护结构保温性能和室外气象条件上，房间热损失会有所增加，不利于整个采暖系统性能性提高。本文将利用人体舒适理论对该问题进行讨论和分析，并给出提高辐射采暖房间节能性的途径和建议。　　二、散热器采暖与顶棚辐射采暖房间外墙内表面温度比较计算　　　　1．辐射采暖/房间外围护结构内表面热平衡　　辐射采暖房间外围护结构内表面的热平衡方程为　　　　　　　　　　　　　　　　　　式中θ为南墙内表面温度，℃；ai为南墙内表面热转移系数，ai

3、=ar+ac，K·m2/W；ar为辐射传热系数，这里忽略辐射采暖板的作用，取·m2/W，ac对流传热系数，与内表面温度和气温的差值Δt有关，可表示为；ti和te分别为室内外空气温度，℃；南墙的导热热阻Rλ与外表面热转移系数ae的函数；ρq为外围护结构内表面对低温辐射热的吸收系数，Fq为外墙面积，m2；Qq为辐射板以直接辐射和间接辐射方式传递给外围护结构内表面的热量；可表示为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　其中C、b分别为”辐射板--外围护结构”系统的导出辐射系数和导出温度系数；θf和F分别为辐射采暖板的表面温度和面积；Φ为由辐射板到南墙的全辐射角系

4、数，等于直接辐射角系数与间接辐射角系数φ之和，根据文献[2]，可由下式求出　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　将式代入式，可以得到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　文献[3]曾指出，采用辐射板采暖时，内围护结构表面温度会稍高于空气温度，但在考虑房间内人体的热舒适性时，可设内围护结构表面温度等于室内气温。因此，根据以上各式可对具体房间求出外围护结构内表面温度θ。　　忽略散热器置于外墙内侧时引起的内表面局部温度增值，则散热器或热风采暖房间的外墙内表面温度可根据下式求出：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式中K为外墙总传热系数。R

5、i为散热器采暖时外墙内表面热转移阻，通常取·m2/W。　　　　、不同室内条件下外墙内表面温度的计算值　　　　本文以北京地区为例进行比较和分析。取一中间层南向中部房间做为实例。房间尺寸为××，仅有南墙为外围护结构。现行居住建筑节能设计标准规定的北京地区外围护结构的传热系数[1]和室内各表面面积见表1。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1　外墙各部分传热系数及内表面面积砖砌体窗户当量值传热系数W/面积m2传热系数W/面积m2传热系数W/面积m2根据式、，对表1所给房间，可分别求得ρq=和时散热器和辐射板采暖情况下外墙内表面温度值，列于表2。相应参数的取值为[4]：

6、C=，b=，θf=28℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表两种采暖方式外围护结构内表面温度的比较室内空气温度ti/℃2019181716内表面温度θ/℃辐射板辐射板散热器采暖由表2可知，辐射采暖时的外围护结构内表面温度高于同等室内气温时散热器供暖的外墙内表面温度，因此可以认为若辐射和散热器采暖取同样的室内采暖计算温度，前者的节能性将低于后者，这种差异与外围护结构内表面对辐射热的吸收系数ρq有关。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表ρq值对外围护结构内表面温度的影响ρqti=18℃ti=16℃由表3可以看出，ρq的改变半导致外墙内表面温度θ值的较大变化，所

7、以当ρq取较小值时，可使外墙内表面温度θ值小于或等于散热器时的θ值，即通过减小ρq可达到提高辐射采暖房间节能性的目的。　　三、辐射板采暖房间外围护结构的热损失Q及提高节能性的途径　　　　本文典型房间的耗热量即为从室内通过南墙传出的热量，辐射采暖房间内表面温度由辐射参数和室内气温共同决定。因此，外墙的传热情况类似于夏季外围护结构在太阳辐射下的传热情况，故可将冬季辐射采暖房间内表面受到的辐射热Qq与室内气温tif的共同影响用室内综合温度tiZ=tif+Qq/Fqai表示。这样，房间热损失Q由下式求得　　　　　　　　　Q=K0Fq　　　　　　　　　　　式中