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低温辐射末端

/low temperature radiant terminal/
条目作者刘晓华

刘晓华

最后更新 2024-12-05
浏览 121
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辐射末端通常采用水作为冷媒的辐射末端形式。与空气相比,传输水不仅可以提高能量传输密度而且可以降低输配系统电耗。

英文名称
low temperature radiant terminal
所属学科
土木工程

供冷用辐射末端应用12~20℃的冷媒水循环流动于辐射板换热元件(管道)内,将室内余热转移至室外;供暖用辐射末端应用30℃以上的热媒水循环流动于辐射板换热元件(管道)内,向室内供暖。

根据辐射板表面在室内布置位置不同,可构成地板辐射供冷/供暖系统、天花板辐射供冷/供暖系统、垂直辐射供冷/供暖系统等。辐射末端装置可以大致划分为两大类:①沿袭辐射采暖楼板的思想,将特制的塑料管直接埋在水泥楼板中,形成冷辐射地板或顶板,由于混凝土楼板具有较大的蓄热能力,因此系统惯性大、启动时间长、动态响应慢,有时不利于控制调节,需要很长的预冷或预热时间。②以金属或塑料为材料,制成模块化的辐射板产品,安装在室内形成冷辐射吊顶或墙壁,这类辐射板的结构形式多种多样。以金属为主要材料制成的模块化辐射板产品,从截面看中间是水管,上面是保温材料和盖板,管下面通过特别的衬垫结构与下表面板相连。由于这种结构的辐射吊顶板集装饰和环境调节功能于一体,是应用最广泛的辐射板结构。以塑料毛细管席构成的辐射板,以抹灰形式或者安装在金属扣板上等多种方式。

冷媒(或热媒)将能量传递到辐射板表面,辐射板表面再通过对流和辐射、并以辐射为主的方式直接与室内环境进行换热,从而极大地简化了能量从冷源(热源)到终端用户室内环境之间的传递过程。由于辐射的“超距”作用、可不经过空气而在表面之间直接换热,因此各种室内余热以短波辐射和长波辐射方式被冷辐射表面吸收后,转化为辐射板内能或通过辐射板导热传递给冷媒、被吸收并带离室内环境,直接成为空调系统负荷(见图)。这一过程减少了室内余热排出室外的环节,这是辐射冷却这一温度独立控制末端装置与现有常用空调方式的最大不同。

辐射板与周围的能量交换辐射板与周围的能量交换

在辐射末端供冷/供暖时,由于辐射和对流共同发挥作用,通常采用平均辐射温度和作用温度来评价室内辐射供冷/供暖时的舒适性。在辐射末端供冷/供暖工程设计中,可近似地认为平均辐射温度等于房间围护结构内表面的面积加权平均温度。作用温度是平均辐射温度和环境温度的加权平均值。当室内空气流速低于0.2米/秒,平均辐射温度与室内空气温度的差异小于4℃时,可近似认为作用温度等于室内空气温度和平均辐射温度的平均值。

为了保持人体的热舒适感,必须使室内温度和辐射强度保持在一定的比例范围之内。在辐射供暖环境中,由于热辐射的结果,室内诸表面有较高的表面温度,因此人体的辐射散热大大减少,人的实际感觉温度比相同室内温度对流供暖时高。各国实验研究一致证实:在人体舒适范围内,作用温度可比周围空气温度高2~3℃,即辐射供暖时的空气温度可以比对流供暖时降低2~3℃。对于辐射供冷的分析,可以得到类似的结论:在相同人体舒适情况下,辐射供冷方式的作用温度可比周围空气温度低1~3℃,即辐射供冷时的空气温度可以稍低于对流供冷时的空气温度。

在应用辐射板供冷/供暖时,除了标准中规定的辐射表面温度限值、热辐射不对称性限值外,还有一些需要引起注意的,尤其对于辐射供冷板:①辐射供冷板的表面温度必须高于室内空气的露点温度,否则会有结露危险。辐射板的供冷量与辐射板表面的平均温度密切相关,而结露是与辐射板表面最低温度有关。因而在同样的表面平均温度下,辐射板表面温度分布越均匀、结露危险就越小,这是辐射供冷板通常选择大流量小温差的原因所在。②当围护结构大量采用透明玻璃幕墙而室外温度又很高时,由于太阳辐射得热很大,会导致围护结构内表面温度的升高,这时辐射供冷量会增高。③辐射供冷板仅能承担显热负荷,因而还需要额外的空调系统来承担建筑的湿负荷。例如辐射板与新风系统形成的温湿度独立控制空调系统,辐射板承担室内降温的任务,干燥新风承担建筑所有的湿负荷。④由于辐射板敷设面积和单位面积供冷量(一般低于100瓦/米2,地板辐射供冷大致在30~50瓦/米2)的影响,在建筑高显热负荷的区域,不能仅依靠辐射板承担显热负荷,还需要辅助风机盘管等末端装置。

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