暖通空调辐射采暖与辐射供冷汇总

1、第5章辐射采暖与辐射供冷5.1 定义与分类华北电力大学-荆有印5.1.1 辐射采暖（供冷）定义主要依靠供热（冷）部件与围护结构内表面之间的辐射换热向房间供 热（冷）的采暖（供冷）方式称为辐射采暖（供冷）。辐射采暖与对流采暖的主要区别：辐射采暖时，房间各围护结构内表面（包括供热部件表面）的平均温 度ts.m高于室内空气温度tR，即ts.m tR对流采暖时，ts.m tR。通常称辐射采暖的供热部件为采暖辐射板。辐射供冷时，房间各围护结构内表面（包括供冷部件表面）的平均温度ts.m低于室内空气温度tR，即ts.mtR5.1.2 辐射板的分类1.按与建筑物的结合关系|埋管式整体式“凤道式*彳贴附式单体

2、式悬挂式吊棚式埋管式辐射板：将通冷、热媒（冷冻水或热水）的金属管或塑料管埋 在建筑结构内，与其合为一体，如图5-1（a）；风道式辐射板：利用建筑结构内的连贯空腔输送热媒（热空气等）向室内供热，如图5-l（b）。图5-1与建筑结构结合的辐射采暖板（整体式）（a）埋管式（b）风道式I-防水层2-水泥找平层3-保温层4-采暖辐射板5-钢筋混凝土板6-加热管（流通热媒的钢管）7-抹灰层贴附式辐射板：将辐射板贴附于建筑结构表面，如图5-2所示。2 bOOOOOOOCOiS5-3悬挂式辐射板单体式）G）驶状辐射板（b）平面辐射板 邈（供冷）管2出板3呼面轻射板 4隔热层5波纹状辐射扳圏5-2贴附于建筑结构

3、表面的辐射采暖板（贴附式）1-隔热层2-加热管单体式：由加热管1、挡板2、辐射板3（或5）和隔热层4制成的金 属辐射板。如图5-3所示。单体式辐射板还可串联成带状辐射板吊在顶棚下，挂在墙上或柱上，如图5-4。吊棚式辐射板：将通热媒（或冷媒）的管道4、隔热层3和装饰孔板5 构成的辐射面板用吊钩挂在房间钢筋混凝土顶板 2之下，如图5-5所示。 这种辐射板也常用于辐射供冷。2 采暖辐射板按其位置BEI5-?用1训内不同程国的采曬辐射（ft窗下式2-梔式9T俎面式4-辎脚扳戎餌廉面成Bfls-fi 戏面啟熄的窗下辐射板I-隔妒7 2-对液通逋3-毘腹幅射械埴面丈窗下式堵板式单面散热（多）双面歆热夕卜墙

4、式（辐射板设在阳8的室內!） 单面諏珂间墙式辐射板设在肉堵），汉蒂散热踢脚板式辱匣敌黑）地面式顶雨工辐射采暖的特点1 辐射供暖比对流供暖舒适辐射采暖同对流采暖相比，T围护结构内表面温度（tsm tR），仓U造了对人体有利的热环境，J人体向围护结构内表面的辐射放热量，热 舒适度增加。辐射采暖同对流采暖相比，T辐射换热的比例，但仍存在对流换热。 T辐射换热比例=f（热媒的温度、辐射热表面的位置）各种辐射米暖方式的辐射放热量比例：顶面式70%-75 %;地面式30%-40 %;墙面式30% -60 %2 辐射采暖时沿房间高度方向温度比较均匀，温度梯度小，房间无 效热损失减少，节省米暖能耗。图5-8给

5、出不同采暖方式下沿高度方向室内温度的变化。比较条件：以房间高h为1.5m处，空气温度tR为18 C。从图上可看出：热风采暖时（曲线1），沿高度方向温度变化最大，房间上部区域 温度偏高，工作区温度偏低。采用辐射采暖（曲线3和4），特别是地面辐射采暖（曲线4）时，工 作区温度较高，地面附近温度升高，有利于改善人的舒适度。设计辐射采暖时相对于对流采暖时规定的房间平均温度可低 1-3 C，使人体对流放热量T，人的舒适感T，并J房间上部温度升高增 加的无效热损失。因此辐射米暖可节省米暖能耗5-8 不同采暖方式下沿房间高度室内温度的变化1-热风采暖2-窗下散热器采暖 3-顶面辐射

6、米暖4-地面辐射米暖h2.4153辐射供暖对流散热量少，室内气流速度低，避免了尘土飞扬，卫 生条件好。4 辐射供暖出投资大。5.2 辐射采暖系统5.2.1 辐射采暖系统的热媒可用：热水、蒸汽、空气和电。1 用热水作热媒温升慢，混凝土板不易出现裂缝；可以采用集中质调节。2 蒸汽作热媒温升快，混凝土板易出现裂缝；不能采用集中质调节。混凝土板热 惰性大，与蒸汽迅速加热房间的特点不相适应。3用热空气作热媒将墙板或楼板内的空腔作风道，使建筑结构厚度要增加。4.用电热媒用电加热的辐射板，具有许多优越性，板面温度容易控制，调节方便, 但要消耗高品位电能。522 热水辐射采暖系统1采暖辐射板的加热管采暖辐射板

7、加热管的型式与采暖辐射板的位置、尺寸及类型有关。窗下辐射板加热管图5-9窗下采暖辐射板的加热管（a）蛇型管（b）排管踢脚板式采暖辐射板加热管图5-10 踢脚板式采暖辐射板（a）侧视图（b）正视图墙面采暖辐射板加热管如图5-11所示，（a）为用于带闭合管单管系统；（b）用于双管系统;（c）用于垂直双线系统。墙面采暖辐射板的加热管（a）用于带跨越管的单管系统（b）用于双管系统;（c）用于垂直双线系统地面采暖辐射板加热管如图5-12所示，（a）平行排管式；（b）蛇形排管式；（c）和蛇形盘管 式。加热管可采用铝塑复合管等热塑性管材，埋设部分无接头，避免了 渗漏之忧。騙） 3.5m不规定顶面辐射板温度过

8、高，使人头部不适；地面辐射板温度过高，时间 长久之后，人体也会不适。地面采暖辐射板表面的平均温度还应受地面 覆盖层最高允许温度限制。例如：镶木地板采用铝塑复合管辐射板时， 最高允许温度为27C。5.3.2 盘管的水力计算1. 铝塑复合管的沿程比摩阻 RZPv2R 二-2d式中入-沿程阻力系数，可由下式计算：0.5*1.312(2b)lg 3.7牛2IgRep-1ig31Kb-水的流动相似系数；对铝塑管：k= ix io-5mK-管子的当量粗糙度，Re p-实际的雷诺数； d i-铝塑管的内径，mo热媒温度为80C时，铝塑管的比摩阻 R值可查附录5-1 “铝塑管的 水力计算表”。如热媒平均温度不

9、等于 80T时，由附录5-1查出的比摩 阻R需用下式进行修正：Rt =R(5-8)式中Rt-热媒在计算温度和流量 M下的比摩阻，Pa/m； R- 用M查附录5-1得到的比摩阻，Pa/m；热媒平均温度(C)908070605040系数a0.9811.021.05P 1.081.11表5-1a -比摩阻修正系数，查表5-1 o 比摩阻修正系数a的值2 管径计算铝塑管的材质和制造工艺与钢管不同。在进行水力计算时应考虑管 子的管径及壁厚的制造偏差。用下式来确定管子的计算直径(内径):di =0.5(2dede -4s-2 ：s)(5-9)式中d e-铝塑管外径，m de-铝塑管外径的允许误差，ms-铝

10、塑管壁厚，m s-铝塑管壁厚的允许误差，mo3局部阻力损失铝塑管所有的局部阻力系数可由附录5-2确定。5.3.3 地面辐射板供热量的计算地面采暖辐射板的供热量与热媒的温度、流量，加热管的管径、材 质、间距、位置、盘管型式，混凝土的导热系数、厚度，采暖辐射板表 面的温度及其分布、背部材料的导热系数、厚度等许多因素有关。俄罗斯莫斯科卫生工程研究所对铝塑管进行了系统的热工试验，得 到了每米长明装铝塑管散热量的试验数据并纳入其设计规范，其结果可 见附录5-3、5-4。1传热温差Attb +tf.：t b- -tR(5-10)2式中tb, tf-管道起、终点热媒温度，C； tR辐射采暖时室内空气的温度，

11、C。2 每米长塑料管的散热量附录5-3是离地100mm水平明装铝塑管的散热量；附录 5-4是垂直 明装铝塑管的散热量。每米长塑料管的散热量根据管径和传热温差 t，由附录5-3、5-4确定。3 其他情况下铝塑管采暖辐射板的散热量当管子明装时的有效散热量取表中数值的90%-100 %;当在天棚下明装水平管道的有效散热量取表中数值的 70%-80 ; 当管子埋于重混凝土 (混凝土的密度2000kg/m3、导热系数入=1.8W/(mC)楼板或隔墙中时，有效散热量是表中数值的2倍；当管子埋于轻混凝土中时，有效散热量是表中数值的1.1-1.15倍。5.4电热膜辐射米暖1 定义：电热膜是一种通电后能发热的、

12、厚度很小(0.24mm)的半透 明聚酯薄膜。2结构：由特制的可导电油墨、金属载流条经印刷、热压在两层绝 缘聚酯薄膜之间制成的一种特殊的加热产品。3功用：将其布置在建筑结构中可实现辐射采暖。4. 特点：电热膜辐射米暖具有辐射米暖和电米暖的优点。没有直接 的燃烧排放物，便于控制，运行简便、舒适。但要消耗高品位的电能， 设计不当时运行费用较高。5. 适用范围：可用在集中供热热源不足、电价低廉的地区，对环保 有特殊要求的地方及节能建筑中作为集中供热的辅助和补充采暖型式。电热膜辐射采暖的结构1 .电热膜辐射米暖型式房间顶面、地面或墙面辐射米暖。顶面辐射采暖电热膜安装方便，电耗小，室内温度比较均匀，不影

13、响室内设备的布局以及室内设备不影响电热膜散热效果，不易损坏。因 此比地面和墙面电热膜辐射采暖用得多。2电热膜的安装结构电热膜的安装结构有多种，图5-19中为顶面电热膜辐射采暖安装示 意图。图5-19 顶面电热膜辐射采暖安装示意图5.4.2 电热膜片数的计算Q N 二（1 k）（5-11）q式中N-电热膜片数；Q -房间米暖设计热负荷， W q-每一片电热膜的功率，W/片；k-考虑供暖方式、电压波动等因素的富裕系数，一般取 k二0.2。5.5 辐射供冷1.辐射供冷系统型式原则上辐射板可有：合体式、贴附式和悬挂式。但目前见得最多的 是顶面式辐射板-冷却吊顶。2顶面式辐射板-冷却吊顶的特点 施工安装

14、和维护方便，不影响室内设施布置、不易破坏辐射板和 影响其供冷效果。 冷却吊顶从房间上部供冷，可降低室内垂直温度梯度，避免“上 热下冷”现象。 冷却吊顶无除湿能力，为避免冷却吊顶表面结露，通常与新风（经冷却去湿处理后的室外空气)系统一起应用冷却吊顶冷却吊顶又称冷却顶板。1. 传热方式辐射和自然对流。两者的传热比例=f(顶板的结构型式，顶板附近的空气流动方式) 当冷辐射面为封闭式时，两者的比例大约为1:1 ;当冷辐射面为开敞式或辐射面上有贯通的气流通道时，对流换热的 比例则要大得多，供冷量也较大。2. 冷却顶板的结构型式如图5-20所示。一体式图(a)，将冷顶板与水管制成一体，直接形成一顶板单元；

15、单元式图(b)，通过传热肋片把水管和金属顶板连接起来，形成一吊顶单元;镶嵌式图(c)，将水管以毛细管的型式镶嵌在吊顶内，组成一安装单元。 其中(a) (b)两种结构型式最为常见。I q ax gq z o * I(a)WM图5-20 冷却顶板的结构型式(a) 一体式(b)单元式(c)镶嵌式图5-21为对流式冷却顶板的单元。铜管3用弯头4串联成盘管，靠 压力与一组有一定倾角的翅片1的一边紧密结合，由Z形支架连接构成 一冷却顶板的单元。对流式冷却顶板的换热量中对流约占 80%,辐射约占20%;最大供2冷量可达230W/rr。图5-21 对流式冷却顶板单元1-翅片2-Z形支架3-铜管4-铜管弯头5.

16、5.2 冷却吊顶的水系统当新风系统由冷水机组提供冷量时，必须同时考虑冷却吊顶系统和 新风系统对水系统的不同要求。供水温度为避免冷却吊顶表面结露，冷却吊顶供水温度要求较高；为除湿， 新风系统供水温度要求较低。冷却吊顶的表面温度应比室内的露点温度 高l-2 C,供水温度需根据冷却吊顶的结构型式与室内的设计参数来确 定。一般情况下，冷却吊顶的供水温度可定在14-18 C之间。实际设计中，多采用16C。新风系统的供水温度为 6-7 C。供、回水温差一般来说，冷却吊顶供、回水温差为2C,而新风系统的供、回水温差为5C。系统型式冷水机组供冷和冷却塔供冷相结合的水系统如图5-22所示。冷水机组（由2和3构成

17、）制备6-7 C的冷冻水，经分水器一路供新 风系统使用；一路在经水-水板式换热器4加热到较高温度（如16C）供 冷却吊顶系统使用。当室外温度适宜时，可停止使用6-7 C的冷冻水，而利用冷却塔 8进行自然供冷。由于采用开式冷却塔，冷却水易被污染。因此，让冷却水通过板式换热器来提供冷却吊顶1用的冷水由图可见，实际上冷却吊顶的冷水系统是独立的。它的供水温度可 通过控制流经板式换热器的冷冻水（或冷却水）的流量来调节。冷却吊顶 的供冷量通过电动阀11控制（开或关）冷媒流量来调节。优点：可利用冷却塔提供的冷却水的自然冷量。图5-22 冷水机组供冷和冷却塔供冷相结合的冷却吊顶水系统图I-冷却吊顶2-冷水机组蒸发器3-冷水机组冷凝器4-水-水板式换热器5-冷冻水循环水泵6