1、2013年第12期(总第99期)级；夏占芋 钍ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2013年12月能源研究地板辐射供冷王媛，王国涛(太原电力高等专科学校动力工程系，山西太原030013)摘要： 对国内地板辐射供冷的研究和应用状况进行了简要总结，对地板辐射供冷量、防结露措施、新风与卫生条件、热舒适性等方面进行了介绍。研究结果表明，在一定条件下，地板供冷的使用效果良好。并比较了住宅用冷却地板单独供冷、风机盘管单独供冷及两者联合运行三种供冷方式。关键词： 地板供冷；供冷量；辐射角系数；温度梯度；风机盘管；结露；舒适性中图分类号：T81 文献标识码：A 文章编号：209508
2、02一(2013)12005002Radiant Floor CoolingWANG YuanWANG Guo-tao(Taiyuan Institute of Electrical Engineering，Taiyuan 03001 3，Shanxi，China)Abstract：Based upon brief summary of the research and application situations of radiant floor cooling at home，floor cooling isintroduced from cooling load，dew preventi
3、on measures，fresh air volume，sanitary conditions，thermal comfort cMculation andother aspectsResearch shows floor cooling can receive good effect under a certain conditionCompares the three different coolingmodes of floor panel cooling，fan coil cooling and the mode combining floor panel cooling with
4、fan coil coolingKey words：floor cooling；cooling load；radiation angle factor；temperature gradient；fan coil；condensation；comfort0引言随着世界经济的发展，能源消耗水平已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志，鉴于我们普通常规能源供给的有限性和环境保护压力的增加，开发新能源和再生清洁能源技术日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。地板采暖散热面积大、均匀，循环方式是自下而上，符合热空气流动规律，故给人感觉是脚暖头凉的最佳状态，符合人体生理现象，而且高效节
5、能，节省空间。目前新盖民用建筑中已大量采用地采暖。20世纪末欧洲国家已经对地板供冷进行理论研究和实际应用的探讨。目前中国也加快了对地板供冷的研究和应用的过程。地板供冷的应用将减少供冷系统的资金投入，供冷效率高，也添加了一种新的空调制冷系统。很多人对地板供冷存在认识上的问题：a)供冷系统的结露问题；b)冷表面在下，减弱了对流传热，与顶板供冷方式相比较供冷量会大大减小。研究和实践结果表明，有些问题是惯性认识或缺乏深入收稿日期：2013-1030第一作者简介：王媛，1981年生，女，山西运城人，2010年毕业于太原理工大学建筑环境与设备工程专业，硕士，助教。50研究而造成的误解，供冷地板表面结露与减
6、弱对流传热问题通过一定技术措施是可以解决的。1地板辐射供冷的原理低温冷水地板辐射供冷技术的原理是：由制冷装置给盘管提供冷水，盘管是一种特别的塑料管(耐低温)，此管埋设于户内地板上部细石砼水泥砂层内，辐射供冷盘管通过地板表面以辐射和对流换热的方式与室内空气进行热湿交换，以辐射方式为主定向均匀供冷，从而达到舒适的供冷效果。2地板供冷盘管的敷设对于地板供冷系统来说，供、回水温度稳定时，各个温度参数随着时间的逐渐增大其数值也呈现增大趋势。盘管距地板层表面还有几种不同材料的敷设厚度，故楼板距地板表面温度值约高1 oC左右。盘管表面温度值介于13一15(供、回水温度)之间，随着供冷时间的延长，温度波动值较
7、小，曲线呈平缓温度参数与管间升高的走向。地板供冷系统中的各温度参数同供冷盘管敷设间距的大小有密切关系。当管间距增大，各温度参数都趋于减小。供冷地板的表面温度值同混凝土填层上表面温度值减小的幅度大致相同。盘管间距的距离变化对室内空气温度万方数据2013年第12期 王媛，等：地板辐射供冷 2013年12月值的影响非常显著。由于地板供冷所提供的冷量较 且也保证了室内空气的卫生要求。低，因此，减小盘管间距尤为重要。 4地面结露问题3地板供冷的供冷量31地板供冷的冷负荷比其它供冷方式的冷负荷少 ，建筑单体如果采用地板供冷系统，则设计第一步要考虑的问题是地板供冷系统可以向房间提供多少冷量。辐射和对流热作用
8、是供冷系统向房间供冷时进行热量交换的主要方式。空气温度和平均辐射温度的共同作用可以用作用温度来反映，其中平均辐射温度是影响室内热舒适的重要参数。当室内空气流速较低时，作用温度同空气温度和平均辐射温度的平均值近似，房间的热舒适性受空气温度和平均辐射温度的影响。由于辐射供冷时室内平均辐射温度有所下降，使得“等效温度”可以降低1。2，与传统的空调系统相比，在相同的冷热感觉前提下，地板供冷系统可以让人们对温度感觉降低l2，等同可以将室内设计温度提高12。这样，该空调房间的冷负荷比常规系统的设计冷负荷可以降低1020，有较为明显的节能效果【11。32辐射角系数对于辐射供冷来说。人体和辐射冷表面之间的角系
9、数是影响辐射换热的一个重要参数。人员和冷表面之间的距离以及冷表面的面积决定了辐射角系数值的大小。我们以人体对顶板和对地板的角系数作为对比。坐姿时对地板的角系数值为04，当人采取站姿时对地板的角系数值为037。人体对天花板的角系数值为015020。当地板温度降低l K，则地板平均辐射温度也降低，它的降低相当于顶板辐射温度降低25 K。虽然地板供冷的对流换热量减小，但是辐射换热能力大大增强。33加大对流换热交换与增加通风系统同顶板辐射供冷相比地板供冷的冷表面在下，地板附近形成低温空气层，当空气层与人员或其它散热源相接触时，低温空气层会和热源进行热量交换，低温空气层吸收热量湿度上升，增加了空气扰动带
10、动了空气的对流换热。为了加大空气层的扰动，风扇可以配合地板供冷一起使用。试验证明室内有风扇配合时地板供冷的换热能力可以提高15左右。在地板辐射供冷系统上增加通风系统，新风送人室内可以改善室内空气质量，满足人们对新风的需求而且还能承担室内一部分的湿负荷。新风进入室内由于密度大而积聚在地板附近。如前所述地板供冷在地板表面形成一层冷空气层，空气层和室内热源接触会形成向上运动的气流，室外空气随着气流作用由地面向室内上部空间运动，形成室内空气流动的主导气流。新风伴随着室内空气流动不仅消除室内湿负荷而防止结露可以经过除湿设备的通风系统。当分集水器供回水温度较低、采用地板供冷的室内含湿量较大，采用供冷系统的
11、地板表面容易结露。结露后地板表面形成一层水膜，地板与室内热湿交换能力大大下降，故地板所提供的冷量不能满足室内的需求；另一方面，当室外空气的含湿量大于室内时，我们引新风入室内，则更容易产生结露现象。室外除湿后的新风引入室内可以保证室内的正压环境，由于室内压力高于室外则可以阻止室外热湿空气侵入；另一方面，除湿后的新风在供冷地板表面形成一层空气层，阻止室外侵入的热湿空气与低温地板直接接触，降低空气结露的概率，还满足了室内冷负荷的需求。5地板供冷的三种工况地板供冷三种工况分为：地板单独供冷；地板供冷与风机盘管联合运行；风机盘管单独运行。在民用建筑中要采用地板供冷是受一定条件约束的。室内环境的热湿负荷较
12、小的条件下适用此种供冷方式，如果室内热湿负荷较大，不能单独采用地板供冷方式进行制冷，需增设空气除湿辅助设备，这样才能使室内热环境满足人体舒适度的要求；地板供冷与风机盘管联合运行空调系统方式可以不考虑供冷地板容易结露问题，同时会充分显示出地板供冷舒适性的优势。地板供冷与风机盘管联合运行下，风机盘管承担房间部分冷负荷的同时还具有室内空气除湿功能。地板辐射制冷空调方式在长江流域湿度较大地区，也值得推广与应用。重庆大学重点实验室曾经做过这三种工况下的实验及温度场、湿度场、风速场的分析，见参考文献【l】。6地板供冷的热舒适性现在新建、建扩、改建的建筑中，空调的应用越来越广泛。原有传统形式的空调系统在应用
13、中存在两个重要问题：a)耗能问题。空调制冷耗能大，不论是前期设备的初投资以及空调使用过程中的运行费用都很大，产生费用高的原因是高耗能；b)人体健康问题。为了减少运行费用，系统采用新风量大大减少，满足不了人们对新鲜空气的需求，人们在这种封闭的环境中长时间地工作、学习对身体健康造成了不良影响。空调房间的新鲜空气少，空气品质较差也是造成人体亚健康的原因之一。地板供冷置换通风系统中地板辐射供冷有两大优点：a)辐射冷却系统可以避免吹风感、提高舒适I下转96页)5l万方数据2013年第12期 红ijI占节钍 2013年12月整治任务的艰巨性，把农村环境综合整治工作列入重要议事日程，切实加强领导，建立健全组
14、织机构，明确市、县(市、区)、乡(镇)、村及有关部门的责任，将农村环境综合整治纳入环境保护目标责任考核，加强督察考核和绩效评估；积极探索工作推进机制，形成各级人民政府对本辖区的环境质量负责，各相关部门通力协作、齐抓共管的工作格局；b)把握原则，突出重点。农村环境连片整治要按照建设资源节约型和环境友好型社会的要求，结合社会主义新农村建设，坚持“统筹兼顾、突出重点，防治结合、源头控制，因地制宜、分类指导，创新机制、依靠科技，政府主导、群众参与”的原则，以建设“清洁水源、清洁田园、清洁家园”为目标，以解决饮用水安全、生活垃圾污染、生活污水污染、畜禽养殖污染、农业面源污染、农村历史遗留工业污染等农村突
15、出环境问题为重点，全面加强农村环境综合整治。要把农村环境保护内容纳入各项涉农规划之中，不断加强农村环境基础设施建设，逐步实现重大环境基础设施城乡统筹发展；积极探索研究解决农村突出环境问题的实用技术和管理机制，为运城市农村环境整治提供分类指导，推动全市农村环境整治范围由片及面，逐步扩大。同时，积极倡导生态农业生产方式，推广无公害、绿色和有机农业，促进农村生态环境整体形势不断优化；c)政府主导，多元投入。各级政府要加大财政投入力度，积极争取国家、省农村环保专项资金，解决落实好配套资金，注重发挥各部门涉农项目和资金的整合效应，引导和鼓励社会资金支持和参与农村环境保护建设，逐步建立“政府补助、部门帮助
16、、社会支助、农民自助”的多元化农村环保资金投入机制，为农村环境综合整治提供资金保障；(上接51页)性。如：在人在休息时，免除吹冷风之忧；b)地板供冷系统减弱了对流换热量，增强了辐射换热量，改善了室内热环境。空调的末端设备与地板供冷系统相统一，可以保持室内温度具有较好的均匀性。7结语a)地板供冷有以下几个特点：(a)地板供冷系统中是以水作为换热的冷媒，冷水的密度大，换热效率高，换热盘管占地面积小，增加了室内的有效使用面积；(b)地板供冷系统的每一个环路都是闭式循环，如供回水管路一般设计为60 m120 m；(c)地板供冷系统将大量水平管道敷设于室内地板中，管路的水流速较低；96d)健全机制，加强
17、监管。要逐步建立健全与我市农村环境保护工作任务相适应的工作机构，积极推动环保机构向农村延伸，逐步建立城乡一体化的环境监管体系；强化农村环境监察，加大环境执法力度；积极探索建立农村环境管理长效机制，严格落实责任，保证农村环保基础设施不断改善并长效运行，实现农村环境管理制度化、常态化，不断巩固提升农村环境综合整治成果；e)加强宣传，注重教育。通过多层次、多形式的宣传教育和深入细致的培训活动，普及环境保护知识，不断提高广大农民环保意识，倡导节约资源、保护环境、绿色消费的生产生活方式；建立公众参与机制，尊重农民的环境知情权、参与权和监督权，维护农民环境权益；充分调动农民群众参与农村环保工作的积极性、主
18、动性，营造人人关心、支持、参与的良好氛围，共同建设美好家园。农村环境综合整治工作是一项长期的、艰巨的、复杂的重要任务，需要动员全社会力量，广泛参与，大力支持，齐心协力，共同推动此项工作全面实施。下一步运城市要在山西省环保厅的指导下，进一步加大工作力度，创新工作方法，加强探索研究，全力推进农村环境综合整治，保证农村生态环境的持续改善和经济社会的快速发展，为建设美丽山西做出新的贡献。注：本文还参考了2010牟10月的山西省环保厅农村环境保护相关文献汇编。参考文献：1张乃明农村环境保护知识读本M北京：化学工业出版社201If2章家恩。农业循环经济ME京：化学工业出版社，2010(责任编辑：高志凤)b
19、)在空气相对湿度较大的地区，只采用地板供冷系统地板表面容易结露，当室外相对湿度较高的热空气侵入室内时，同室内低温地板接触容易产生结露现象。为避免结露现象的产生，需要对室外空气进行减湿处理，室内的地板制冷系统需要设置减湿通风系统，两个系统共同作用在解决室内供冷地板结露问题的同时还满足了室内人员对新风量的要求；c)地板供冷置换通风系统提高了室内热环境的舒适性，同时增强了辐射换热量。参考文献：1卢 军，陈金花，高殿策，等住宅用地板辐射供冷系统的实验分析EJ暖通空调2007。37(12)：20(责任编辑：赵春梅)万方数据地板辐射供冷作者： 王媛， 王国涛， WANG Yuan， WANG Guo-tao作者单位： 太原电力高等专科学校动力工程系,山西太原,030013刊名： 能源与节能英文刊名： ENERGY AND ENERGY CONSERVATION年，卷(期)： 2013(12)参考文献(1条)1.卢 军;陈金花;高殿策 住宅用地板辐射供冷系统的实验分析期刊论文-H暖通空调 2007(12)引用本文格式：王媛.王国涛.WANG Yuan.WANG Guo-tao 地板辐射供冷期刊论文-能源与节能 2013(12)
