輻射供暖系統(tǒng)節(jié)能革新方案

1、1 工程概況及革新方案1.1 工程概況以北京市某辦公建筑的大堂為探討對象，其建筑面積為 295m2，建筑層高為 7.5m，建筑外圍護結構為玻璃（陶瓷）幕墻（傳熱系數 K=2.5W/（m2#e） ） ，內隔墻為混凝土砌塊（K=0.3W/（m2#e） ） 。大堂夏季空調設計溫度為 26e，空調系統(tǒng)夏季間歇運行（07：00）17：00 運行，下班后及周六、日均停止運行） 。大堂基本空調方式：夏季采用一次回風系統(tǒng)集中送風供冷，空調風機額定風量1

2、5000m3/h，風機電動機功率 11kW；冬季采用地板輻射供暖系統(tǒng)供暖為主、一次回風系統(tǒng)集中送風供暖為輔的空調方式。地板輻射換熱器采用 PEX 管，管外徑 20mm，壁厚 2mm，回字形布置，管間距為 300mm，整個大堂共設有 3 組集/分水器、9 支水環(huán)路（見圖 1，2） 。1.2 系統(tǒng)節(jié)能革新方案可以看出，北京地區(qū)夏季（6 月 1 日至 8 月 31 日）室外空氣溫度超過 30e 的時間并不長，平均相對濕度也較南方地區(qū)低，加之大

3、堂的空調設計冷負荷主要是顯熱負荷，凝露的可能性相對較小，有采用地板輻射供冷的條件。為此，本探討在原有地板輻射供暖水系統(tǒng)的基礎上作適當革新，以適應地板輻射供冷供暖的需要。即在原有供水干管 L1 上串接一電動三通閥（起到混水閥的作用）和水泵（電動機功率 1kW） 。夏季供冷工況，將來自集中供冷站的 7e 空調冷水通過電動三通閥與地板輻射供冷系統(tǒng)的回水混合，達到適宜的供水溫度供給地板輻射系統(tǒng)；同時將原有的定風量一次回風送風系統(tǒng)加設風機變頻器，

4、以使空調風機低頻運行向大堂供必要的新風，以滿足室內空氣質量的要求并承擔室內的潛熱負荷，防止地面結露（此時空調風機的電動機功率約為 3kW） 。冬季供暖工況，通過供水干管 L1 的旁通管向地板輻射系統(tǒng)供熱水，一次回風系統(tǒng)小風量運行向大堂供必要的新風。1.3 夏季工況實驗1.3.1 基本實驗方案及目的由此可見，大堂夏季顯熱負荷為 15~20kW.為此，本探討的基本實驗方案考慮如下：1）大堂空氣溫度控制在 24.5~26.5e.2）關閉空調送

5、風系統(tǒng)；地板輻射換熱器定流量運行，考察供水溫度變化（12~18e）對地板表面溫度、房間空氣溫度的影響；同時，考察間歇供冷方式對地板表面溫度及房間空氣溫度的影響。1.3.2 實驗條件1）考慮到地板具有一定的蓄熱能力，在實驗開始前，系統(tǒng)進行預冷運行，預冷運行期地板輻射供冷系統(tǒng)運行時間分別為 08：00）17：00 和 09：00）17：30、供水溫度分別為 17e 和 18e、其他條件同表 1 時的實驗結果。此時，由于系統(tǒng)供水溫度的升高，地

6、板輻射換熱器的供冷能力明顯下降，地板表面溫度的降低幅度也較小。2.3 作用溫度、平均輻射溫度與空氣溫度在采用地板輻射供冷供暖系統(tǒng)供冷時，輻射和對流換熱共同發(fā)生作用，由于冷輻射地板的存在，在輻射作用下室內其他圍護結構內表面的溫度也相應降低，增強了人體的輻射散熱量，在保持相同室內溫度時，人的實際感覺要比以對流換熱為主的供冷方式舒適得多。因此不能單一地以室內溫度或輻射強度來衡量或評價供冷的效果，需要通過作用溫度和平均輻射溫度來對室內供冷效果進

7、行評價。作用溫度（實感溫度）是指在一個假想的由等溫黑體表面構成的封閉空間里，人體與周圍的輻射和對流換熱量之和與在實際房間里的換熱量相同時空間內的均勻溫度。根據測得的周圍空氣溫度及黑球溫度，通過式（1）進行校正，可獲得室內熱環(huán)境的作用溫度。to=Atg+（1-A）tn（1）式中 to 為作用溫度，e；A 為與黑球溫度計周圍空氣流速及黑球直徑相關的系數；tg 為黑球溫度計內置的溫度傳感器所測得的溫度，e；tn 為黑球溫度計周圍的空氣溫度，e

8、.本實驗中所采用的黑球溫度計的黑球直徑為 150mm，黑球溫度計附近空氣流速小于 0.3m/s，根據文獻，A 值取 1.05.平均輻射溫度是指假設在一個由絕熱黑體表面構成的封閉空間里，人體與周圍的輻射換熱量與在一個實際房間里的輻射換熱量相同時封閉空間的表面平均溫度.當室內風速小于 0.4m/s、且平均輻射溫度低于 50e 時，作用溫度可近似表示為平均輻射溫度 tr 與室內空氣溫度的算術平均值：to=tr+tn2（2）在計算出作用溫度后，

9、室內平均輻射溫度可通過式（2）得出。以實驗 2 的實驗數據為例，作用溫度、房間平均輻射溫度、室內外空氣溫度及舒適性人體體表溫度（36.5e）之間的關系中可以看出，作用溫度、房間平均輻射溫度、室內空氣溫度隨時間的變化規(guī)律幾乎相同，在 14：00 室外溫度最高時，作用溫度、房間平均輻射溫度和室內空氣溫度最為接近。在該實驗條件下，房間平均輻射溫度比舒適性人體體表溫度約低 10~15e，比室內空氣溫度約低 3e；同時，作用溫度即人體的實感溫度較