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(duì)象，其建筑面積為 295m2，建筑層高為 7.5m，建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為玻璃（陶瓷）幕墻（傳熱系數(shù) K=2.5W/（m2#e） ） ，內(nèi)隔墻為混凝土砌塊（K=0.3W/（m2#e） ） 。大堂夏季空調(diào)設(shè)計(jì)溫度為 26e，空調(diào)系統(tǒng)夏季間歇運(yùn)行（07：00）17：00 運(yùn)行，下班后及周六、日均停止運(yùn)行） 。大堂基本空調(diào)方式：夏季采用一次回風(fēng)系統(tǒng)集中送風(fēng)供冷，空調(diào)風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量1

2、5000m3/h，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率 11kW；冬季采用地板輻射供暖系統(tǒng)供暖為主、一次回風(fēng)系統(tǒng)集中送風(fēng)供暖為輔的空調(diào)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(gè)大堂共設(shè)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(shí)間并不長(zhǎng)，平均相對(duì)濕度也較南方地區(qū)低，加之大

3、堂的空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷主要是顯熱負(fù)荷，凝露的可能性相對(duì)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(chǔ)上作適當(dāng)革新，以適應(yīng)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(dòng)三通閥（起到混水閥的作用）和水泵（電動(dòng)機(jī)功率 1kW） 。夏季供冷工況，將來自集中供冷站的 7e 空調(diào)冷水通過電動(dòng)三通閥與地板輻射供冷系統(tǒng)的回水混合，達(dá)到適宜的供水溫度供給地板輻射系統(tǒng)；同時(shí)將原有的定風(fēng)量一次回風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)加設(shè)風(fēng)機(jī)變頻器，

4、以使空調(diào)風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行向大堂供必要的新風(fēng)，以滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求并承擔(dān)室內(nèi)的潛熱負(fù)荷，防止地面結(jié)露（此時(shí)空調(diào)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)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(fēng)系統(tǒng)小風(fēng)量運(yùn)行向大堂供必要的新風(fēng)。1.3 夏季工況實(shí)驗(yàn)1.3.1 基本實(shí)驗(yàn)方案及目的由此可見，大堂夏季顯熱負(fù)荷為 15~20kW.為此，本探討的基本實(shí)驗(yàn)方案考慮如下：1）大堂空氣溫度控制在 24.5~26.5e.2）關(guān)閉空調(diào)送

5、風(fēng)系統(tǒng)；地板輻射換熱器定流量運(yùn)行，考察供水溫度變化（12~18e）對(duì)地板表面溫度、房間空氣溫度的影響；同時(shí)，考察間歇供冷方式對(duì)地板表面溫度及房間空氣溫度的影響。1.3.2 實(shí)驗(yàn)條件1）考慮到地板具有一定的蓄熱能力，在實(shí)驗(yàn)開始前，系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)冷運(yùn)行，預(yù)冷運(yùn)行期地板輻射供冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此時(shí)，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(shí)，輻射和對(duì)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(nèi)其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的溫度也相應(yīng)降低，增強(qiáng)了人體的輻射散熱量，在保持相同室內(nèi)溫度時(shí)，人的實(shí)際感覺要比以對(duì)流換熱為主的供冷方式舒適得多。因此不能單一地以室內(nèi)溫度或輻射強(qiáng)度來衡量或評(píng)價(jià)供冷的效果，需要通過作用溫度和平均輻射溫度來對(duì)室內(nèi)供冷效果進(jìn)

7、行評(píng)價(jià)。作用溫度（實(shí)感溫度）是指在一個(gè)假想的由等溫黑體表面構(gòu)成的封閉空間里，人體與周圍的輻射和對(duì)流換熱量之和與在實(shí)際房間里的換熱量相同時(shí)空間內(nèi)的均勻溫度。根據(jù)測(cè)得的周圍空氣溫度及黑球溫度，通過式（1）進(jìn)行校正，可獲得室內(nèi)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(jì)周圍空氣流速及黑球直徑相關(guān)的系數(shù)；tg 為黑球溫度計(jì)內(nèi)置的溫度傳感器所測(cè)得的溫度，e；tn 為黑球溫度計(jì)周圍的空氣溫度，e

8、.本實(shí)驗(yàn)中所采用的黑球溫度計(jì)的黑球直徑為 150mm，黑球溫度計(jì)附近空氣流速小于 0.3m/s，根據(jù)文獻(xiàn)，A 值取 1.05.平均輻射溫度是指假設(shè)在一個(gè)由絕熱黑體表面構(gòu)成的封閉空間里，人體與周圍的輻射換熱量與在一個(gè)實(shí)際房間里的輻射換熱量相同時(shí)封閉空間的表面平均溫度.當(dāng)室內(nèi)風(fēng)速小于 0.4m/s、且平均輻射溫度低于 50e 時(shí)，作用溫度可近似表示為平均輻射溫度 tr 與室內(nèi)空氣溫度的算術(shù)平均值：to=tr+tn2（2）在計(jì)算出作用溫度后，

9、室內(nèi)平均輻射溫度可通過式（2）得出。以實(shí)驗(yàn) 2 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，作用溫度、房間平均輻射溫度、室內(nèi)外空氣溫度及舒適性人體體表溫度（36.5e）之間的關(guān)系中可以看出，作用溫度、房間平均輻射溫度、室內(nèi)空氣溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律幾乎相同，在 14：00 室外溫度最高時(shí)，作用溫度、房間平均輻射溫度和室內(nèi)空氣溫度最為接近。在該實(shí)驗(yàn)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(nèi)空氣溫度約低 3e；同時(shí)，作用溫度即人體的實(shí)感溫度較