1、冷（暖）輻射空調的若干關鍵理念與合理應用 冷（暖）輻射空調的理念,最先可能來自歐洲。 這個理念的出發點, 是建筑圍護結構的節能問題。 受太陽與地球相對位置變化的影響，會發生春夏秋冬四個季節環境溫度變化。例如:北京年最大溫差約可達50（從-15到35）。 但是,人體能適應溫度的范圍大約為： 較高標準18-28（溫差10） 較差標準12-32（溫差20） 改善建筑圍護結構的熱工性能，或者采用自然通風等方法，使室外溫度對室內溫度波動的影響大幅度減小，縮短依賴人工冷熱源進行采暖空調的周期，大大降低空調能耗。 歐洲推出的冷（暖）輻射空調新理念，一定要基于建筑能耗極低的節能建筑。 1）從熱舒適性指標看冷（

2、暖）輻射空調的優勢 房間的熱舒適性并非單一與干球溫度有關，還與風速、相對濕度、平均輻射溫度、服裝熱阻和新陳代謝率等因素有關。 采暖通風與空氣調節設計規范(GB 50019-2003 ) 預計平均熱感覺指數（-1 PMV +1）和預計不滿意者的百分數（PPD 27%）與風速、相對濕度、平均輻射溫度、服裝熱阻和新陳代謝率等因素有關。例如：當上述因素取下值時夏季冬季風速0.25m/s0.15m/s相對濕度60%40%平均輻射溫度比室溫高4與室溫相等服裝熱阻（clo）0.7（單衣）0.9（厚運動衫、毛線衫）新陳代謝率（met）1.01.0旅游旅館級別夏季冬季PPD%室溫PMV室溫PMV一級240240

3、5二級25+ 0.3723- 0.378三級25+ 0.5722- 0.5712四級26+ 0.7222- 0.7216 請特別注意到上表取值中的“平均輻射溫度”,即房間各表面的加權平均溫度,夏季取比室溫高4,冬季取與室溫相等。 夏季采用輻射供冷時，由于可以降低房間的平均輻射溫度，輻射溫度每降低1, 約相當于室內干球溫度降低1的平均熱感覺指數。 冬季采用輻射供暖時，由于可以提高房間的平均輻射溫度，輻射溫度每提高1, 約相當于室內干球溫度提高1的平均熱感覺指數。 因此，采用輻射供冷或輻射供暖，可以在一定程度上得到節能和改善房間熱舒適性效果。 但是，同任何事物一樣，輻射供暖特別是輻射供冷也有其一定

4、的局限性。 2）輻射供冷能承擔的冷負荷 冷輻射要嚴格控制冷表面的結露，板面溫度應不低于室內設計工況的露點溫度（例如不低于20），因此只能負擔空調房間夏季空調的部分顯熱負荷。理論計算公式可采用 ASHRAE handbook：(美國供暖制冷和空調工程師學會手冊) 單位面積的總傳熱量 Q = QF + QL 輻射傳熱量 TF 輻射體表面平均溫度, K TEP 其他表面的加權平均溫度, K 對流傳熱量地面(或頂板冷輻射） QL2.17(tEP tN)頂面（或地面冷輻射） QL0.14(tEP tN) 墻面 QL1.78(tEP tN) tEP 輻射體表面平均溫度, tN 室內空氣溫度, 室溫 相對濕

5、度 空氣露點溫度 冷表面控制溫度 輻射和對流熱量 W/m2266018193850151652256017183750141551246016173750131451地面輻射供冷的冷輻射量參考值 但是，冷輻射能夠實際吸收的熱量，為什么往往會大于上述按照“不結露”原則計算所得到的數值呢？ 這是因為房間的得熱量中，有相當一部分（如日射、人體、燈光等）是輻射熱，可以直接和冷輻射表面之間進行熱交換。 正如“得熱”應區別于“負荷”一樣。進入房間的輻射熱，并不立即轉化為使空氣溫度上升，而是首先被各個壁面所吸收。冷輻射直接進行了這個換熱過程。 因此，對于房間冷負荷構成中，有較大比例輻射熱的，冷輻射能力會增大

6、。得熱量與冷負荷 房間得熱量不同于空調冷負荷。上世紀七十年代以前, 曾將二者混為一談。 1978年8月20日, 對京西賓館一間西向會議室測定: 房間最大得熱量為 2777kcal/h 空氣最大得熱量即空調冷負荷為1429kcal/h 空調冷負荷占房間最大得熱量的 房間得熱量中: 對流熱直接與室內空氣換熱成為瞬時冷負荷。 輻射熱則被圍護結構和家具等蓄熱體吸收, 隨后再以對流形式放入室內, 成為滯后的冷負荷。 如果采用冷輻射,輻射熱就會直接被冷表面所吸收,不再以對流形式放入室內。 輻射 蓄熱體 - - 房間得熱量 - 2777 對流 空氣 空調冷負荷 - 1429 室溫26、相對濕度60、露點溫度

7、18、表面控制溫度19其他表面加權平均溫度取值地板冷輻射（W/m2）頂板冷輻射（W/m2）輻射熱對流熱總熱量輻射熱對流熱總熱量與室溫相等35.91.637.535.927.863.7較室溫高141.31.642.941.327.869.1較室溫高246.71.648.346.727.874.5較室溫高352.21.653.852.227.880.0較室溫高457.61.659.257.627.885.4 但是，房間冷負荷構成中輻射熱不同比例條件下的冷輻射能力，還沒有嚴密的理論計算方法。 正如地面輻射供暖的負荷計算，仍沿用一般對流供暖方式的計算方法略加修正一樣，輻射供暖和輻射供冷的技術原理和設計

8、基礎資料環節, 仍處在認識過程中，滯后于應用，尚需要通過實驗和工程應用不斷探索。 3) 冷（暖）輻射空調的方式 所謂冷（暖）輻射空調，一般采用將冷（熱）媒管道敷設于房間的地面、頂或墻面的方式。冬天通過熱媒水，形成熱輻射，夏天通過冷媒水，形成冷輻射。如果是地面的冷熱輻射，可稱為“冷暖地面”，如果是頂板的冷熱輻射，可稱為“冷暖頂棚”。 所謂“毛細管網”，也是冷（暖）輻射空調的一種形式。采用較一般地面輻射供暖加熱管較細的外徑為3-5mm的塑料管組成管網，或稱之為“席”，用砂槳將其抹在地面、頂或墻面內?；蝾A制在不同材質的天花板模塊內，稱之為“吊頂毛細管模塊”。 其實，冷（熱）媒在管網內的循環，同其他采

9、暖空調水系統一樣，完全是依靠來源于系統循環水泵的機械循環動力，根本不是真正意義上的毛細管作用。 正如初期將這種特征的空調方式戲稱之為“告別暖氣空調時代”或“恒溫恒濕”一樣，帶有一定的商業炒作味道，暖通空調的業內人士，大多并不認同這種對專業術語的輕率命名。4）輻射供冷的除濕問題 夏季的空調需要對空氣進行減焓除濕。除濕過程以及補充輻射供冷承擔冷負荷的不足，只能依靠其他空氣處理手段。例如: 配置獨立新風處理系統，將新風的絕對含濕量處理到低于室內設計絕對含濕量，例如：較室內設計絕對含濕量低3g/kg，取新風“送風濕差”不小于3g/kg。這樣，處理后的新風除了擔負新風本身濕負荷和房間內的散濕量以外,還可

10、以擔負部分冷負荷。溶液除濕或冷卻除濕 如果新風只需要擔負新風本身濕負荷和房間內的散濕量,則有條件采用溶液除濕。 如果新風還需要擔負部分冷負荷,則宜采用冷卻除濕。 顯然，獨立新風方式適用于熱、濕負荷較小的場合。而且，應按照承擔除濕負荷確定所需最大新風量，還應該在除濕所需最大新風量與衛生要求所需最小新風量（例如冬季）之間，采取有效的變風量措施。 配置常規的空調系統，將輻射供冷設施作為常規空調系統的補充。適用場合顯然廣泛多了。雖然只是一種“補充”，也可以不同程度減少常規空調系統的容量，由于節能和改善房間熱舒適性效果的優勢，值得加以提倡。 奧運籃球比賽場地五棵松體育館的觀眾休息廳，北京市建筑設計研究院

11、就采用了這樣的設計。 北京工業大學陳超教授等,在北京某辦公樓的大堂，實施了地板輻射冷熱聯供系統改造，2009年夏季實測結果表明，可在地板表面不凝露和送風系統關閉的條件下，大堂空氣溫度維持在24.6-26.5范圍。5）不宜刻意作輻射供冷的配置 有些工程需要設置地面輻射供暖(例如需要保證冬季溫度的高大空間)，在此前提下，完全可以“利用”現成的輻射供暖設施，在夏季供給適當的冷媒，自然形成輻射供冷條件，何樂而不為呢？ 如果本來就不需要或不適合設置輻射供暖，而輻射供冷所可以擔負的冷負荷在總冷負荷中的比例又很小時，刻意作輻射供冷的配置，就很可能會得不償失。 因為，配置地面、墻面或頂板的冷熱輻射，需要對建筑

12、裝飾或其他設施，提出多方面的限制,甚至要犧牲其他方面的功能,特別是建設標準較高的公共建筑,從設計的整體往往很難完善實施。6）認真對待冷媒問題 為充分發揮輻射供冷可以采用溫度較高冷媒的優勢,以及防止輻射供冷設施冷表面結露，應通過認真計算，合理確定和采取可靠技術措施控制冷媒溫度。 而為保證獨立新風處理系統或空調系統有足夠的除濕能力，又需要較低的冷媒溫度。 應從提高冷源設備效率的角度，認真尋求合理的冷源系統配置方案。7）若干認識問題 將輻射供冷的新風下送風方式，稱之為“置換通風”，這偷換了暖通空調專業的理論概念?！爸脫Q通風”的機理，是送入的冷空氣層依靠熱浮升力的作用上升帶走熱濕負荷和污染物，因此只適

13、用于全年送冷的區域。當送入熱風時，將不再屬于“置換通風”范疇。 有人認為：輻射供冷應位于房間上部，輻射供暖應位于房間下部，認為如果采用地面輻射供冷，將形成“凍腳”的不舒適感。 熱氣流上升、冷氣流下沉，這是對流換熱的一般概念，但是，難以做到同時配置供冷和供暖的兩套設施。 事實上，輻射供冷或輻射供暖的傳熱過程主要是輻射，作用于房間的各個表面。 對于層高不大的建筑，經工程實測證明，無論采用地面輻射還是頂輻射，供暖或供冷時室內垂直溫度場分布和各表面的輻射溫度，均不會有“想當然”那樣大的差異。輻射供冷時，一般也要控制表面溫度在20左右，根本不致于會發生“凍腳”的問題。 但是,采用地面輻射還是采用頂板輻射,對供暖量或供冷量會有較大的影響。主要是其中的對流傳熱量部分。 地面輻射的對流供暖量會大于頂板輻射的對流供暖量。 頂板輻射的對流供冷量會大于地面輻射的對流供冷量。 因此，有必要根據房間冷和熱的負荷特性以及建筑構造特征，合理確定輻射方式。 若干工程的冷暖頂板，采用DE25的PB管，管間距300mm