置换通风-辐射供冷系统的特性与其应用的可行性分析

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1、同济大学申请硕士学位论文第一章绪论s，=占，方程(卜3)可以变换为J．=占dZ4(i-4)将方程(卜2)，(卜4)代入方程(卜1)，得到赡=∑Z4竹，，工程上近似认为乙=∑f一其中，，：—}，以各表面所占的面积份额代替该表面对地面的角系数。∑只平均辐射温度L。和空气温度L的共同作用可以反映在作用温度瓦上：ro-％挚式中：吃：人体对流换热系数^，：人体辐射换热系数当室内空气流速较低时(低于0，2m／s)，平均辐射温度和室内空气温度的差异将小于4℃，此时作用温度近似等于空气温度和平均辐射温度的平均值，这意味着两者对于室内热舒适的影响是同等重要的。如果地板温度降低5"C，其他表面的温度假

2、定不变，则围护结构相对于室内人体的平均辐射温度将会降低2"C．因平均辐射温度和空气温度对作用温度的影响是同等的，将地板温度降低5℃就相当于把室内空气的温度降低2℃。即由于辐射的作用，人体的实际感受温度会比室内实际温度降低2。C，从而在相同的热感觉的前提下，和传统空调相比，地板供冷系统的设计，可以将室内设计温度提高2"C。以南京为例：夏季室外计算温度为35℃，如果室内设计温度为25℃，则计算温差为10℃，按室温升高2。C计算，计算温差为8"C，由建筑围护结构形成的冷负荷仅为常规计算的80％；若室内计算温度进一步升高，则其冷负荷与常规冷负荷之比可进一步下降。同济大学申请硕士学位论文第一

3、章绪论(2)地板供冷相对于顶板供冷具有更高的辐射供冷量采用地板供冷，相对于天花板供冷而言，其对流换热量较小，但如果据此认为地板供冷不如天花板供冷有效则有待商榷。对辐射供冷系统，辐射换热是主要部分，而影响辐射换热的一个重要参数是人体和辐射冷表面之间的角系数。该值的大小取决于人员和冷表面之间的距离以及冷表面的面积。在面积相同时，地板相对于其它冷表面(墙壁，窗户，天花板等)而言对人体有着更高的角系数。对一个处于6rex6m房间中央的人员，采取站姿时对地板的角系数为0．37，坐姿时对地板的角系数为0．40，与人体对半个房间的角系数0．5进行比较，可以看出其有效性。作为对比，人体对天花板的角

4、系数一般为0．15-0．．20，由此可以看到，地板温度降低l℃带来的平均辐射温度的降低相当于把天花板温度降低2．5"C。所以虽然地板供冷系统中，地板与室内空气的对流换热相对于天花板与室内空气的对流换热要小，但是其辐射换热能力的增强却远不止于此。(3)置换通风系统可提高地板供冷的能力一般情况下，地板和房间的换热系数为7．5Ⅳt(m2．置)“’。如果地板表面温度为20℃，房间作用温度为28℃(相当于常规空调下室内设计温度27℃)，地板供冷量为60W／m2，只可满足一般要求。而置换通风系统送入干燥空气降低室内空气露点温度的同时可以保证采用较低的供水温度降低地板温度，当地板温度降到18"C

5、，供冷能力已可达75W／m2，加上置换通风系统本身也可承担一定的冷负荷(约20矿／tn2)，完全可满足一般住宅的要求。需要指出的是，辐射供冷象辐射供暖一样具有“自调节”功能，当室内辐射负荷加大，例如，当日射直射辐射量较大时，房间墙壁内表面温度升高，将大幅度提高地板与房间围护结构其余表面的辐射换热量。此时地板供冷的能力可能高达100-150FV／m2”’。1．1．4地板供冷的热舒适性(1)室内空气温度梯度目前对于地板供冷／置换通风系统热舒适方面的担忧主要反映在房间的负温度梯度上。地板供暖在冬季给人以头凉脚暖的感觉，符合人体卫生学要求，同同济大学申请硕士学位论文第一章绪论一套系统用于夏

6、季供冷将丧失这一优点。据国际标准iS07730的推荐值，在0．1m与lIlm之间的温差不能超过3"C，此时人体的舒适性可以得到保证。目前国外对置换通风系统已有很多的研究，国内也有工程应用，诸多的理论研究和工程实践表明，这一温差是可以得到保证的。置换通风系统的送风温度可以低至18℃，而地板供冷系统的地面温度一般不会低于这一温度(ASHRAE提出对坐着的轻体力劳动者，地面适宜的温度为18℃一26℃)，因而地板供冷中的对流成份较少，并不会使房间的负温度梯度增大，地板表面温度分布一般也比较均匀，不会对室内温度梯度造成显著的影响。文献(1)指出，采用地板供冷的房间温度场分布均匀，温度梯度为1

7、．5—2臣，肌，在管路布置合理的前提下，房间温度的区域偏差和纵向的温度梯度主要取决于负荷变化。(2)辐射换热具有更好的热舒适性地板供冷／置换通风复合系统在提高室内空气品质方面有许多固有的优势。在舒适条件下，人体产生的全部热量，是以一定的比例散发的：大致为对流散热占30％，辐射散热占45％，蒸发散热占25％。从中可以看出辐射换热对人体的舒适感是很重要的。而地板供冷／置换通风复合系统中的地板辐射供冷就弥补了传统空调中以对流制冷为主的不利因素，增加了人体的辐射换热量，有助于