第五章 辐射采暖与辐射供冷

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（2）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。 辐射水平安装时，管内流速不应小于0.25m/s,以便 排气，应设放气阀与放水阀。 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。
图5-18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5-14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。
• 地面式
图5-15 地面采暖辐射板的加热管 (a)平行排管式 (b)蛇形排管式 (c)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。
• 管道埋设 • 与建筑结构结合或贴附的顶面采暖辐射板的加热管与地 面采暖辐射板类似。
图5-16 地面采暖辐射板中铝塑复合管的设置 l-面层 2-混凝土 3-加热管 4-锚固卡钉 5-隔热层和防水层 6-楼板 7-侧面隔热层
射板表面平均温度也是沿水的流程波动的。
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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P112。 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。 俄罗斯标准规定，各部分温差不应超过10℃（地面）
ep ec
ep
R ec
R ep
d i
x
• 式中各项意义见教材P114
R ec
500 d i K
• 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， R R • 式中各项意义见教材P114 • 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：
t
d i 0 . 5 ( 2 de de 4 s 2 s )
• 式中各项见教材P115 • 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。
• 四.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： t t
• 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。
图5-21 地面采暖辐射板表面温度的变化 (a)平行排管式 (b)蛇形排管式 (c)蛇形盘管式
• 图(a)平行排管式：用单根管道平排成蛇形，辐射板表面 平均温度沿水的流程逐步均匀降低； • 图(b)蛇形排管式：用供水管和回水管并列平排成蛇形，
辐射板表面温度在小面积上波动大，平均温度分布较均匀；
• 图(b)蛇形盘管式：供水管和回水管并列盘成螺旋形，辐
• 单体悬挂式金属辐射板 • 可采用图5-17所示两种型式，图中尺寸a、b、c分别为辐 射板的长度、高度和厚度。
图5-17 单体悬挂式辐射板的加热管 (a)加热管为蛇形管，波形辐射屏 (b)加热管为排管，平面辐射屏 l-加热管 2-辐射屏 3-隔热材料
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２.热水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。 （1）墙面、窗下辐射板可采用单、双管或双线式， 见图5-14
3.增加了换热面积，可利用低温热媒。 4.少占建筑面积。 5.适于局部加热。 6．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。 7．辐射供暖初投资大。
• 二.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2040℃，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℃。
• §5.3辐射采暖系统的设计计算
• 一.辐射采暖热负荷的计算
• 可采用以下两种方法 • 1、用与对流采暖系统相同的室内计算温度计算对流采暖 系统总设计热负荷，取其数值的90—95%作为辐射采暖的 热负荷。 • 2、用比对流采暖系统低2℃的室内采暖计算温度，计算建 筑物的采暖设计热负荷作为辐射采暖系统的热负荷。
hm R
2. 板体温度场： • 如图5-20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。
图5-20 两面放热的采暖辐射板中的温度场和板表面温度的变化 1-地面-顶面混凝土辐射板 2-加热管 3-等温线 4-热流线
b--水的流动相似系数； K--管子的当量粗糙度，m；对铝塑管：K＝1×10-5m； Rep--实际的雷诺数； di--铝塑管的内径，m。
水的流动状态相似数b用下式计算： • gR b 1 （5-5） gR • • -阻力平方区临界雷诺数。 • 实际雷诺数 R 用下式计算式中各项意义见教材P114
图5-19
顶面电热膜辐射采暖 安装示意图
• 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
.
N (1 k )
Q q
式中
N--电热膜片数；
Q
--房间采暖设计热负荷，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＝0.2。
• §5.5辐射供冷
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≯60℃。
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• 三.盘管的水力计算 • 沿程阻力，铝塑复合管的比摩阻可用以下公式确定
di 1 . 312 ( 2 b ) lg 3 . 7 b K 0 .5 2 lg Re p 1 3 .7 d i lg K
。
• 二.辐射板的表面温度 1. 影响表面温度 t s 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t hm 和房间温度 t R 等． • 即
t s f ( d . s .h . .t hm .t R )
• 上述六个变量中有四个（ d . .t hm .t R ）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 .t .t 的数据后，板表面温 度 t s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。
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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，节省采暖能耗。 • 图5-11给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，空气温度为18℃。
图5-11 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-顶面辐射采暖 4-地面辐射采暖
• 两种典型的系统型式（满足上述两条要求）： • ①图5-25为冷水机组与冷却塔供冷机结合的系统工作原理。
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 l-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-冷却水循环水泵 7-冷却吊顶系统冷媒循环水泵 8-开式冷却塔 9-膨胀水箱 10-压差调节阀 11-电动阀
• 三.热水辐射采暖系统
１.采图5-12
窗下采暖辐射板的加热管 (a)蛇型管 (b)排管
• 踢脚式 • 一般采用图5-13所示的U形加热管。
图5-13 踢脚板式采暖辐射板 (a)侧视图 (b)正视图
• 墙面式
图5-14 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
• 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。
• 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。
• 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℃
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电热辐射采暖 §5.5辐射供冷
• §5.2辐射采暖系统
• 一.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，提高了围护结构内表面温度 ， 创造了对人体有利的热环境，减少了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，提高了辐射换热的比例，但仍 存在对流换热。提高的辐射换热比例=f(热媒的温度、辐 射热表面的位置) • 各种辐射采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％
t
h f
2
tR
• 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/ m ，=1.8） 取2倍，轻混凝土中时取1.1-1.15倍。
3
• §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5-23
• 从图上可看出： • ⑴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。 • ⑵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。
• ⑶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℃，使人体对流放热量增加，增加人的舒适感， 并减少房间上部温度升高增加的无效热损失。因此辐射采 暖可节省采暖能耗。
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 t o ;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5-21（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。
• 辐射板1并联于供水 立管2和回水立管3 之间，可用阀门4独 立地关闭，用放水 阀5放空和冲洗。
图5-18 下供上回双管系统中的地面-顶面采暖辐射板 1-地面-顶面采暖辐射板 2-供水立管 3一回水立管 4-关闭调节阀 5-放水阀
• 图5-19给出一个大厅辐射板接到回水管上。
图5-19 地面采暖辐射板与回水干管的连接 l-地面采暖辐射板 2-集气罐 3-温度计4-阀门 5-回热源的回水干管 6-来自采暖系统的回水于管 7-旁通管上的调节阀 8-放水阀