第五章 辐射采暖与辐射供冷

1. 第五章 辐射采暖与辐射供冷 • §5.1辐射采暖（供冷）的定义与辐射板的分类 • §5.2辐射采暖系统 • §5.3辐射采暖系统的设计计算 • §5.4电热膜辐射采暖 • §5.5辐射供冷

2. §5.1辐射采暖（供冷）的定义与辐射板的分类 • 一.辐射采暖（供冷）的定义 • 1. 定义：依靠供热（冷）部件与围护结构内表面的辐射换热向房间供热（冷）的方式，称为辐射采暖（供冷）。 • 2.辐射采暖与对流采暖特征区别： 房间各围护结构内表面的平均温度 高于室内空气温度 即 而对流采暖正相反 • 3.采暖辐射板：用于进行辐射采暖的供热部件。 • 4.辐射供冷特征：各围护结构内表面温度 低于室内空气温度，即 • 5.辐射采暖方式：可局部或集中，本章主要介绍集中式辐射采暖（供冷），不介绍用燃气器具或电炉等局部高温辐射采暖。

3. 二.辐射板的分类 • 1.按与建筑物的结合关系分 　　 整体式　　埋管式 　　　　　　　　　风道式 　贴附式 　悬挂式 • 埋管式：将通冷、热媒的金属管或塑料管埋在建筑结构内，图5-1（a） • 风道式:利用建筑结构内的连贯空腔输送热媒(图5-1(b)) • 贴附式：将辐射板贴附于建筑结构内表面，图5-2，贴附于窗下外围护结构结合的情况。 • 悬挂式：分为单体式和吊棚式。单体式（图5-3） • 单体辐射板还可串联成带状辐射板吊在顶棚下，挂在墙 　　上或柱，见图5-4，间距高度见教材P95 • 吊棚式辐射板（图5-5）

4. 2.采暖辐射板按位置 　　　　墙面式 　地面式 　顶面式 　 横板式：可同时向上、下两层房间供热（供冷） 　　　窗下式 单面散热（图5-2） 　　　　双面散热 （图5-6） 　　墙面式　　墙板式 外墙式：外墙室内侧 　　　　间墙式：设在内墙 单面散热 　　　　　　　　双面散热 　　　踢脚板式 • 窗下式，踢脚板式多为单面散热。 • 图5-7给出各种采暖辐射板在室内的位置。

5. 三.辐射采暖的特点 1.围护结构内表面温度高，减少人体的辐射放热量，舒　　 　　　适度增加。 2.竖向高度均匀，适合人体舒适性要求，室内空气温度 　　　可比对流低1-3℃ ，节能。 3.可利用低温热媒。 4.少占建筑面积。 5.适于局部加热。

6. §5.2辐射采暖系统 • 一.辐射采暖系统的热媒 • 1 热媒种类 　　　 热水：首选，温升慢，混凝土板不易裂缝，可采用集 　　　　　　中质调。 蒸汽：温升快，易出裂缝，不能集中质调。 空气：建筑结构厚度增加。 电：板面温度易控制，调节方便，但耗电，应进行技 　　　　　　术经济论证。 • 2. 热媒温度：热水时根据热源和板的类型，分较高温和较低温。尽量利用地热，太阳能等。悬挂式金属辐射板可选较高供水温度（130℃高温水），埋管式热媒温度可比板面温度高20-40℃，窗下式可选用较高（如105℃） • 间墙式，踢脚式，顶面式和地面式一般低于60℃。

7. 二.热水辐射采暖系统 • １.采暖辐射板的加热管 • 型式与板的位置，尺寸和类型有关。 • 窗下式见图5-9 • 踢脚式采用图5-10 • 墙面式有图5-11所示。 • 地面式有图5-12 • 管道埋设见5-13 • 单体悬挂式金属辐射板，可采用图5-14所示两种型式

8. ２.辐射采暖系统的管路系统设计要点 • 系统型式：上供或下供，单管或双管。 • 窗下辐射板可采用单、双管或双线式，见图5-11 • 地面辐射板，顶面及地面-顶面应采用双管，以利于调节和控制。 • 辐射水平安装中，管内流速不应小于0.25m/s,以便制冷，应设放气阀与放水阀。 • 图5-15表示下供上回式双管系统中辐射板与管路连接。 • 墙面板可按图5-11的型式采用单、双或双线系统。 • 还可在建筑物个别房间（如进厅）装辐射板，这时供回水温度按主要层间条件确定，辐射板可接供水上或回水上。 • 图5-16给出一个大厅辐射板接到回水管上。 • 辐射板本身阻力大，不易水力失调，不同板阻力损失差别大，在一个系统中最好采用同类板，否则应有可靠的调节措施。

9. §5.3辐射采暖系统的设计计算 • 一.辐射板的表面温度 • 1. 影响表面温度　的因素： • 管径d，管间距s,埋设厚度h,混凝土的导热系数，热媒温度 　　　和房间温度　等． • 即 • 上述六个变量中有四个（　　　　）变化范围不大或可预先给定。铝塑复合管其管径规格为12/16 16/20 20/25（内径/外径）d可知，在给定 　　　的数据后，板表面温度　只与管间距S和埋设厚度h有关。S越小，h越大，板面温度越均匀，但造价越高。因此，在确定S和h时要作经济分析。

10. 2. 板体温度场： • 如图5-17所示，实线为等温线，虚线为热流。 • 热流线起始于加热管，终止于板表面。沿不同热流方向混凝土热阻是变化的，使得板表面是不等温面。 • ３.温度场的不均匀性： • 加热管管顶所对应的板表面温度最高，为　　;两相邻加热管间（s/2处）表面温度最低为ts/2.辐射板不仅每一加热管管顶混凝土表面温度不均匀，沿水的流程混凝土表面温度也是不均匀和变化的，图5-18（a）,(b), (c)分别表示三种不同排管形式沿房间进深温度变化的情况。Ts表示表面平均温度的变化范围。

11. ４.板表面温度的确定： • 要考虑卫生要求，人的热舒适性和房间用途。我国暂无此标准，俄罗斯有资料，对不同的采暖辐射板，用于下列房间时最高允许平均温度规定如下：见教材P102。 • 按表面最高允许平均温度的高低排序是：墙面板，顶面板，地面板。 • 注意地面覆盖层最高允许温度限制。P102 • 俄罗斯标准规定，各部分温差不应超过10℃（地面） • 墙面和窗下板单管系统，供回水温度可取105-70℃，双管取95-70℃ • 铝塑管板最高供水温度≯55℃。

12. 二.盘管的水力计算 • 沿程阻力，铝塑复合管的比摩阻R可用下式，且式（5-4）教材102 • 式中各项见教材P102 • 水的流动状态相似数b用下式计算： 　　　　　　　　　　　　　　　（5-5） • -阻力平方区临界雷诺数。 • 实际雷诺数　　用下式计算式中各项意义见教材P103 • 式中各项意义见教材P103

13. 热媒温度为80℃，铝塑管比摩阻R值可查附录5-1 • 当热媒平均温度不等于80℃时，用附录5-1查出的R要修正， • 式中各项意义见教材P103 • 铝塑管在水水力计算时应考虑管子的管壁及管厚的制造偏差。 • 用下式来确定管子的计算内径： • 式中各项见教材P103 • 局部阻力：地面辐射板采用铝塑管时，大多数只有弯头这一局阻，附录5-2给出局阻系数。

14. 三.地面辐射板供热量的计算 • １.影响辐射板供热量因素： • 热媒温度，流量，管径，材质，间距，位置，盘管型式，混凝土的导热系数，厚度，板表面温度及分布，背部材料的导热系数，厚度等。 • ２.供热量 • 俄罗斯进行热工试验，结果见附录5-3，5-4 • 每米铝塑管的散热量根据管径和传热温差计算，传热温差为： • 管子明装时取表中数值的90%-100%，在天棚下明装取70%-80%； • 埋于重混凝土中时（混凝土密度　≤2000kg/ 　，=1.8） • 取2倍，轻混凝土中时取1.1-1.15倍。

15. §5.4电热膜辐射采暖 • 一. 原理及特点 • 1.原理： • 电热膜是一种通电后能发热，厚度很小（0.24mm）的半透明聚酯薄膜，由特制的可导油墨，金属载流条经印刷，热压在两层绝缘聚酯薄膜之间。 • 2.优缺点： • 有辐射采暖和电采暖优点，无燃烧排放物，便于控制，运行简便，舒适，但消耗高品位电能。 • 安装示意：图5-19

16. 二.电热膜片数的计算 • 采暖所需电膜片数用下式计算后取整 • 式中各项见教材P105

17. §5.5辐射供冷 • 可有多种型式，如整体式，贴附式和悬挂式 ，可用于民用或工业 • 目前应用最多是顶面式辐射板---冷却吊顶。 • 优点：施工安装维护方便，不影响室内布置，辐射板不易破坏，供冷效果不易受影响。上部供冷，降低垂直温度梯度，舒适感好。 • 为防止表面结露，表面温度须高于露点，无除湿能力，须结合新风系统。 • 一.冷却吊顶 • １.传热形式：辐射和自然对流 • ２.传热比例：取决于顶板的结构型式及顶板附近的空气流动方式。

18. 当吊顶下面的冷辐射面为封闭式，比例1：1 • 当吊顶下面的冷辐射面为开敞式或有贯通的气流通道时，对流换热比例要大得多，供冷量也大。 • ３.冷却顶板的类型： • 图5-20给出三种结构型式，图（a）为一体式，冷顶板与水管制成一体，形成一顶板单元，图（b）为单元式，通过传热肋片把水管和金属顶板连接形成一吊顶单元；图（c）为镶嵌式，水管以毛细管形式镶嵌吊顶内，组成一安装单元。（a）（b）最为常见。 • 5-21为对流式冷却顶板的单元，对流占80%，辐射20% • 最大供冷量可达230w/

19. 二.冷却吊顶的水系统 • 通常与新风系统结合供冷，须同时考虑冷却吊顶和新风系统对系统的不同要求： • （1）供水温度： • 为避免吊顶表面结露，供水温度要高，新风因除 湿，供水温度低得多，吊顶表面温度应比室内露点高1-2℃。 • 一般供水温度在14-18℃，实际设计多采用16℃，新风供水一般为6-7℃ • （2）供回水温差： • 吊顶为2℃新风系统为5℃ • 两种典型的系统型式（满足上述两条要求）： • ①图5-22为冷水机组与冷却塔供冷机结合的系统工作原理。

20. ②图5-23为混合法制备吊顶冷媒的水系统 • 上述两个系统，新风系统和冷却吊顶都采用了同意冷源，他只能按最低的冷水供水温度来运行，要求温度高的冷却吊顶的冷媒只能靠二次换热或混合办法获得。无法提高冷水机组的蒸发温度来实现节能。可把两系统分设独立系统，这样，冷却吊顶的供水温度可提高，从而提高机组的性能系数。 • 但注意，目前冷水机组流量按5℃温差设计，而吊顶供回水温差为2℃，还应采取图5-23措施。冷水机组可提供13℃冷冻水，通过三通调节阀调节回水量可使供水温度达16℃，可如图5-22利用冷却水自然冷量。分设系统缺点，增加冷源设备和初投资。