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同学们大家好

前面我们讲过了辐射供暖

下面我们就要讲辐射供冷

辐射供冷的特点是

辐射传热所占的份额还是比较高的

因为辐射供冷它用的表面温度都偏高

与空气的温差偏小

所以它的自然对流部分所占的份额

就不会很高

但是这个辐射供冷的表面

可以和偏热的室内的表面 比如说人体

还有设备 还有一些其它的热源

与这些之间相互直接辐射换热

所以空气温度高低对它的影响也比较小

所以相对来说

辐射传热所占的份额就比较高了

那么辐射供冷它室内的操作温度

会比送风空调低上1到2℃

那么在这种情况下

我们室内空气的温度的设定值

是可以略高一些的

因为在这种情况下

人的实际感受还是挺凉快的

辐射供冷还有一个好处

就是能够避免了送风空调

经常会造成头热脚冷的

这种不舒适的现象

辐射供冷它另外一个优点就是

它的末端

一般也可以用来作为供暖用

第三个优点是辐射供冷的

管道内的冷媒温度是比较高的

咱们常规的送风空调

要求的冷水温度是5℃到7℃之间

而辐射供冷所要求的供冷水的温度

往往是在14℃到18℃之间

那么这个偏高温度的冷水

又有什么好处

首先我们如果是拿制冷机来制冷的话

它制出的冷水温度如果偏高的话

就可以有效的提高制冷机的制冷系数

或者叫做它的能效比

我们也称作制冷机的COP值

还可以利用自然界的水

比如说井水、地下水等

如果在室外湿度比较低的地区

我们还可以直接用室外湿球温度的水

也就是说直接在室外晾水晾到湿球温度

就可以作为辐射供冷的冷水了

这样的话就可以节省制冷的用电

但是辐射供冷它也有它的局限性

辐射供冷末端的表面温度

如果低于空气温度的话 它就会结露

如果这个末端装置是在吊顶上

或者在地板上的话

我们就必须防止结露了

防止结露的办法就是要控制地板

或者吊顶的温度

大于室内空气的露点温度

怎么才能够做到这一点

我们就必须辅以独立除湿的送风系统

用这个送风系统来控制住室内的湿度

让这个室内的露点温度不要随便上升

否则的话就会结露了

那么还有一个缺陷

它就是单位面积的供冷量小

一般都在每平米100瓦以下

辐射供冷它常用的形式主要有三种

一种是放在地面的 叫地面式

还有一种是放在吊顶

或者放在顶板上的

我们叫做顶面式

那么第三种是贴在墙面的

我们叫做墙面式

辐射供冷它的换热形式也是主要有三种

包括长波辐射 短波辐射和对流换热

下面这张图给的就是一个辐射顶板

它与室内各个冷热源之间的换热的情况

首先我们可以看到这个辐射冷却的顶板

它是收集热量的 所以叫做热汇

我们可以看到这个冷却顶板下面

有两个黑白色的曲线的箭头

表示的是这个冷却顶板

与室内的空气有对流换热

那么另外房间还有送风口

最常见的这个送风口

送的是干燥的新风

维持室内的湿度不要上升的

然后上面还有排风口

这个干燥的新风送入室内

实际上也在室内产生了对流换热

我们还可以看到

设备往空气中 也有一个换热

就是对流换热

当然后来我讲的关于送风

和这个设备的对流换热

并不是直接对这个冷却顶板的

是对室内空气的

我们再看这个冷却顶板

冷却顶板对周围的墙壁

都有直接的辐射关系

我们叫做长波辐射

那么另外冷却顶板与人以及设备

也有辐射换热

这些辐射换热里

包括长波辐射以及短波辐射

如果这个热源是灯的话

可以发出可见光和近红外线

那么它对冷却顶板就有短波辐射

我们可以看到这张图中 还有个窗户

太阳晒进来 落在地上 形成了光斑

那么这个光斑与我们的冷却顶板之间

也有短波辐射

这一部分

就是太阳辐射带进来的短波辐射

那么根据这个现实

我们就可以画出冷媒 冷辐射表面

以及室内各个冷热源之间的

它的换热关系

我们可以看到从冷媒到冷辐射表面

它中间是通过对流和导热进行热交换的

也就是说这些冷煤

在这个冷却顶板里面的埋管里面

是向这个冷辐射的表面进行导热

然后还有对流换热

进入到这个冷辐射表面的

这个冷辐射表面被降低了温度之后

它会跟室内的空气有对流换热

当然这个对流换热就是自然对流了

然后和室内的其它围护结构表面

与设备与人员还有灯光之间

是有长波辐射的

但是灯光放出来的不完全是长波辐射

还有一部分短波辐射

就是可见光和近红外线

而透过窗户的太阳辐射

那都是短波辐射了

就是都处于近红外线和可见光的波段

所以我们可以看到冷辐射表面

接收到的热量包括长波辐射 短波辐射

和对流换热三大部分

各个辐射部分实际上都有热阻

我们把刚才这张图

转换为这样一张原理图

辐射板表面这个节点与壁面和空气

这两个节点之间它是有换热热阻的

一个是长波辐射的换热热阻

一个是对流换热的热阻

但是跟太阳辐射这个节点

进行换热这个路径没有热阻这个环节

因为它取决于太阳辐射的投入量

以及辐射板表面的吸收率

并不存在这个温差之间的热阻

首先我们看辐射板表面到室内环境

它的换热过程

它的公式就是这个式子来表达的

其中Ta是室内的空气温度

Ts是辐射板表面的温度

hc是辐射板表面的自然对流换热系数

那么hr是辐射板表面与壁面之间的

长波辐射换热系数

那么AUST这个变量

是把室内的其它所有的表面

它的温度进行加权平均

得出了其它表面的加权平均温度

这些其它表面的加权平均温度

与辐射板表面温度之间的辐射换热

它有个换热温差

那么就是这个AUST减去Ts

所以很清楚我们第一项是对流换热项

第二项是长波辐射换热项

第三项是短波辐射换热项

那么我们再看冷煤或者热媒

到辐射板表面的这个换热过程

其实中间就是有一个热阻R

那么我们写成换热式

那么就是辐射板表面的温度

减去冷热媒的平均温度

而这个冷热媒的平均温度

就等于冷热媒进口和出口温度的平均值

那么这式子中的Tg

就是供水温度 Th就是回水温度

最后我们再看冷热媒侧的吸放热量

这个比较简单

实际上它的吸放热量

应该等于它的热容乘以它的流量

再乘以供回水温差就行了

但是这个式子里头为什么还有一个分母

就是因为这个r

是包含了邻室传热的一个比例

实际上它给的辐射板表面的这个热量

并没有那么多

还要扣除这个邻室传热比例这一部分

好 我们再看这个辐射板的这个例子

我们在送风空调的时候

辐射供冷还有一个与送风空调之间

有一个很大的差别

送风空调的话

只要送风和回风温度不变

那么它的供冷量也是不会变的

但是辐射末端就有点不一样了

这是一个地板辐射供冷的例子

太阳从外面可以晒到房间里

直接晒到地板上

如果没有太阳的话

那么这个地板

主要跟房间进行长波辐射

以及和空气进行对流换热

那么它的供冷能力

就大概在30到60瓦每平米这样子

但是一旦如果有太阳晒到房间里

直接晒到地面上的话

这个地板供冷的它的供冷能力

就会立刻提升

很有可能达到每平米100瓦的水平

所以它并不光取决于室内的空气温度

也不光取决于室内其它表面的温度

还取决于投入它的太阳辐射会有多少

所以说我们谈起冷辐射末端的

供冷能力的时候

你一定要记得要分开考虑

有太阳辐射落在上面

和没有太阳辐射落在上面

是两种情况