（動(dòng)力工程及工程熱物理專業(yè)論文）毛細(xì)輻射空調(diào)技術(shù)的傳熱及流動(dòng)特性研究.pdf

research on heat transfer and flow characteristics of capillary radiation air conditioning technology a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the doctors degree of engineering by hu peng supervised by prof. tongmingwei specialty: power engineering porous media, numerical simulation. 目 錄 vii 目 錄 中文摘要中文摘要 . i 英文摘要英文摘要 . iii 1 緒緒 論論 . 1 1.1 課題研究背景課題研究背景 . 1 1.1.1 傳統(tǒng)空調(diào)的缺陷 . 1 1.1.2 輻射式空調(diào)系統(tǒng)供冷暖的優(yōu)缺點(diǎn) . 2 1.2 輻射式空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介輻射式空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 5 1.2.1 輻射空調(diào)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 . 5 1.2.2 應(yīng)用狀況 . 8 1.2.3 多孔介質(zhì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 8 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究?jī)?nèi)容 . 10 2 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板吸液芯材料性能試驗(yàn)研究毛細(xì)吸液芯輻射換熱板吸液芯材料性能試驗(yàn)研究 . 13 2.1 毛細(xì)吸液芯材料的研發(fā)基礎(chǔ)毛細(xì)吸液芯材料的研發(fā)基礎(chǔ) . 13 2.2 毛細(xì)吸液芯材料的選取毛細(xì)吸液芯材料的選取 . 14 2.3 石膏性能測(cè)試石膏性能測(cè)試 . 15 2.3.1 試驗(yàn)方法 . 15 2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 . 17 2.3.3 不同的摩爾數(shù)比對(duì)石膏吸水高度的影響 . 17 2.4 本章小結(jié)本章小結(jié) . 21 3 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳熱研究毛細(xì)吸液芯輻射換熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳熱研究 . 23 3.1 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)毛細(xì)吸液芯輻射換熱板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 23 3.2 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板傳熱實(shí)驗(yàn)毛細(xì)吸液芯輻射換熱板傳熱實(shí)驗(yàn) . 26 3.2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象 . 26 3.2.2 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板實(shí)驗(yàn)裝置誤差分析 . 27 3.2.3 毛細(xì)吸液芯輻射板和蛇形輻射換熱盤管實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析. 29 3.2.4 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板（鍍鋅鐵皮）發(fā)射率改變結(jié)果分析 . 31 3.2.5 毛細(xì)吸液芯 abs 塑料輻射換熱板板面溫度場(chǎng)分析 . 33 3.3 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板傳熱過(guò)程分析毛細(xì)吸液芯輻射換熱板傳熱過(guò)程分析 . 37 3.3.1 輻射空調(diào)房間傳熱結(jié)構(gòu)示意圖 . 37 3.3.2 冷媒介質(zhì)與毛細(xì)吸液芯輻射換熱板壁換熱 . 39 3.3.3 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板與裝飾層換熱 . 40 重慶大學(xué)博士學(xué)位論文 viii 3.3.4 天花板表面與房間的傳熱 . 40 3.4 本章本章小結(jié)小結(jié) . 42 4 毛細(xì)吸液芯多孔介質(zhì)傳輸研究毛細(xì)吸液芯多孔介質(zhì)傳輸研究 . 45 4.1 多孔介質(zhì)傳輸研究特點(diǎn)多孔介質(zhì)傳輸研究特點(diǎn) . 45 4.2 多孔介質(zhì)熱質(zhì)傳輸過(guò)程研究方法多孔介質(zhì)熱質(zhì)傳輸過(guò)程研究方法 . 45 4.3 多孔介質(zhì)研究尺度的劃分多孔介質(zhì)研究尺度的劃分 . 46 4.4 多孔材料的物理特性多孔材料的物理特性 . 47 4.5 毛細(xì)吸液芯過(guò)孔介質(zhì)通道阻力研究方法毛細(xì)吸液芯過(guò)孔介質(zhì)通道阻力研究方法 . 48 4.5.1 毛細(xì)管模型 . 49 4.5.2 確定性模型 . 49 4.5.3 平均水力半徑模型 . 49 4.6 孔喉彎道平均半徑模型孔喉彎道平均半徑模型 . 52 4.6.1 粘滯能量損失研究 . 52 4.6.2 動(dòng)力學(xué)能（局部阻力損失）研究 . 53 4.7 流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)研究流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)研究 . 56 4.7.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 56 4.7.2 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板和蛇形輻射換熱盤管流動(dòng)阻力分析 . 57 4.8 毛細(xì)吸液芯輻射空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水水質(zhì)測(cè)試毛細(xì)吸液芯輻射空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水水質(zhì)測(cè)試 . 58 4.9 本章小結(jié)本章小結(jié) . 60 5 輻射空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)及除濕方案分析輻射空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)及除濕方案分析 . 63 5.1 溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)介紹溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)介紹 . 63 5.2 輻射空調(diào)房間內(nèi)的熱濕平衡方程輻射空調(diào)房間內(nèi)的熱濕平衡方程 . 64 5.3 獨(dú)立新風(fēng)送風(fēng)參數(shù)確定獨(dú)立新風(fēng)送風(fēng)參數(shù)確定 . 65 5.3.1 送風(fēng)溫度確定 . 65 5.3.2 新風(fēng)含濕量的確定 . 65 5.3.3 新風(fēng)量的確定 . 65 5.4 輻射空調(diào)除濕技術(shù)介紹輻射空調(diào)除濕技術(shù)介紹 . 68 5.4.1 冷卻除濕 . 68 5.4.2 固體吸附劑除濕 . 69 5.4.3 溶液吸收除濕 . 70 5.4.4 加熱通風(fēng)除濕 . 70 5.4.5 膜法除濕 . 71 5.4.6 轉(zhuǎn)式吸附除濕 . 71 5.5 本章小結(jié)本章小結(jié) . 72 目 錄 ix 6 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板與傳統(tǒng)空調(diào)耗能研究毛細(xì)吸液芯輻射換熱板與傳統(tǒng)空調(diào)耗能研究 . 73 6.1 輻射空調(diào)基于熱力學(xué)第一定律能耗分析輻射空調(diào)基于熱力學(xué)第一定律能耗分析 . 73 6.2 基于熱力學(xué)第二定律（基于熱力學(xué)第二定律（火 用火 用 ）分析理論）分析理論 . 74 6.3 本章小結(jié)本章小結(jié) . 77 7 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂臻g溫度和流場(chǎng)數(shù)值模擬毛細(xì)吸液芯輻射換熱板實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂臻g溫度和流場(chǎng)數(shù)值模擬. 79 7.1 數(shù)值求解的基本思想數(shù)值求解的基本思想 . 79 7.2 傳熱與流動(dòng)的控制方程傳熱與流動(dòng)的控制方程 . 80 7.2.1 質(zhì)量守恒方程（mass conservation equation） . 80 7.2.2 動(dòng)量守恒方程（momentum conservation equation） . 80 7.2.3 能量守恒方程（energy conservation equation） . 81 7.2.4 控制方程的通用形式 . 82 7.2.5 用戶自定義函數(shù)（user-defined function）. 82 7.3 輻射模型及輻射模型及換熱方程換熱方程 . 83 7.3.1 輻射模型 . 83 7.3.2 浮力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)與自然對(duì)流 . 85 7.3.3 輻射模型中衰減系數(shù)（吸收系數(shù)） . 85 7.4 輻射自然對(duì)流系統(tǒng)模型的建立與結(jié)果分析輻射自然對(duì)流系統(tǒng)模型的建立與結(jié)果分析 . 87 7.4.1 物理模型的建立 . 87 7.4.2 數(shù)學(xué)模型的建立 . 87 7.4.3 模型網(wǎng)格劃分 . 88 7.4.4 邊界條件的設(shè)定 . 89 7.4.5 吸收系數(shù)的確定 . 89 7.4.6 數(shù)值模擬結(jié)果分析 . 92 7.5 多孔介質(zhì)模型的建立與結(jié)果分析多孔介質(zhì)模型的建立與結(jié)果分析 . 100 7.5.1 多孔介質(zhì)模型的限制和假設(shè) . 100 7.5.2 多孔介質(zhì)模型動(dòng)量方程 . 101 7.5.3 多孔介質(zhì)的 darcy 定律 . 101 7.5.4 多孔介質(zhì)模型中的湍流模型 . 102 7.5.5 多孔介質(zhì)模型的非定常項(xiàng) . 102 7.6 毛細(xì)吸液芯輻射換熱板內(nèi)部阻力流動(dòng)模型的建立與結(jié)果分析毛細(xì)吸液芯輻射換熱板內(nèi)部阻力流動(dòng)模型的建立與結(jié)果分析 . 103 7.6.1 物理模型的建立 . 103 7.6.2 數(shù)學(xué)模型的建立 . 103 7.6.3 模型網(wǎng)格劃分 . 104 7.6.4 邊界條件的設(shè)定 . 104 重慶大學(xué)博士學(xué)位論文 x 7.6.5 數(shù)值模擬結(jié)果分析 . 105 7.7 本章小結(jié)本章小結(jié) . 106 8 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 . 107 8.1 結(jié)論結(jié)論 . 107 8.2 展望展望 . 108 致致 謝謝 . 111 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) . 113 附附 錄錄 . 121 a 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄 . 121 b 作者在攻讀博士學(xué)位期間專利作者在攻讀博士學(xué)位期間專利 . 122 c 工程實(shí)踐工程實(shí)踐 . 122 1 緒論 1 1 緒 論 本文的工作主線包括兩部分，第一部分是基于輻射空調(diào)及熱管技術(shù)，提出了 新的毛細(xì)吸液芯輻射空調(diào)末端換熱器，首先對(duì)毛細(xì)吸液芯的孔隙率、平均孔隙半 徑、承壓強(qiáng)度及疏水速度進(jìn)行了研究，其次對(duì)毛細(xì)吸液芯換熱板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè) 計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了其傳熱性能，然后對(duì)毛細(xì)吸液芯輻射換熱板在輻射空調(diào)系 統(tǒng)中的熱交換過(guò)程依次進(jìn)行了分析。第二部分是針對(duì)毛細(xì)吸液芯輻射換熱板內(nèi)部 吸液芯多孔介質(zhì)的流動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)多孔介質(zhì)阻力流動(dòng)模型進(jìn)行了 理論分析及數(shù)值模擬，最后基于輻射空調(diào)新風(fēng)及除濕的重要性，對(duì)除濕方案進(jìn)行 了介紹，并通過(guò)熱力學(xué)第一定律和第二定律對(duì)輻射空調(diào)的能耗進(jìn)行了分析。 本章首先介紹課題的研究背景及意義，其次介紹了輻射空調(diào)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，然后介紹了多孔介質(zhì)流動(dòng)及傳熱的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。最后對(duì)本 文的主要工作進(jìn)行了介紹。 1.1 課題研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和物質(zhì)文明的提高，人們對(duì)生活環(huán)境也有了更高的要求，用 于改善生活環(huán)境的能源消耗也越來(lái)越多，相應(yīng)的能源問(wèn)題日益突出。 通過(guò)最近 30 年的研究和實(shí)踐，建筑節(jié)能是目前各種節(jié)能途徑中能效提高潛力 最大，最直接有效的方式之一。隨著能源問(wèn)題的日益突出和人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境的關(guān) 注度越來(lái)越高, 如何發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保舒適的空調(diào)系統(tǒng)日益迫切。在我國(guó)，建筑能 耗已經(jīng)和工業(yè)能耗、交通能耗一起位列社會(huì)能源消耗前三甲，數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目 前的建筑運(yùn)行能耗約占社會(huì)總能耗的 30%，空調(diào)能耗占建筑能耗的 47%左右。空 調(diào)能耗占據(jù)了建筑能耗的絕大部分，如何提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度和降低空調(diào)能耗 成為了當(dāng)前的一個(gè)熱門話題。 輻射采暖技術(shù)就在這樣的世界性大潮中應(yīng)運(yùn)而生的，毛細(xì)管網(wǎng)平面輻射式空 調(diào)系統(tǒng)因其自身特點(diǎn)滿足社會(huì)發(fā)展需求將可能獲得很大發(fā)展，毛細(xì)管網(wǎng)平面輻射 式空調(diào)起源于歐洲，以其具有的舒適性和經(jīng)濟(jì)性在美國(guó)、日本、澳大利亞得到快 速發(fā)展1-4。 1.1.1 傳統(tǒng)空調(diào)的缺陷 室內(nèi)環(huán)境是人類接觸最頻繁、最密切的環(huán)境之一，室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)對(duì)人的身心 健康、舒適感及工作效率都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。如果室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)不好，容易引 起病態(tài)建筑綜合癥(sick building syndrome)等很多病癥5。當(dāng)前房間的空調(diào)負(fù)荷大 部分均是利用對(duì)流換熱來(lái)消除的，根據(jù)負(fù)荷的大小確定蒸發(fā)溫度及送風(fēng)量。傳統(tǒng) 重慶大學(xué)博士學(xué)位論文 2 空調(diào)房間溫度分布不均勻，局部區(qū)域有較大的吹風(fēng)感，而且長(zhǎng)期以來(lái)風(fēng)道或者盤 管里面的粉塵以及其他一些有害物質(zhì)容易污染空氣品質(zhì)，不能滿足人們對(duì)室內(nèi)環(huán) 境舒適性要求而導(dǎo)致空調(diào)病。有很多研究都表明，在建筑室內(nèi)保持一個(gè)良好舒適 的環(huán)境不但使人更富創(chuàng)造力，有助于提高工作效率，而且使人體處于最佳狀況， 有益于人體健康。同時(shí)將室內(nèi)的舒適性建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，而不至于過(guò)高或者過(guò)低 的浪費(fèi)空調(diào)設(shè)計(jì)溫度，對(duì)當(dāng)前能源緊張的局面也具有重大意義6-7。因此，改進(jìn)傳 統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的缺陷，提出一種更加舒適節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)具有重要的社會(huì)意義和經(jīng) 濟(jì)意義。 自 20 世紀(jì) 5060 年代傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)在全世界應(yīng)用至今己沿襲了幾十 年，盡管隨著科技的進(jìn)步經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)和完善，但從系統(tǒng)的本質(zhì)解決不了自 身所存在的問(wèn)題和缺陷。這些問(wèn)題的存在，不僅與當(dāng)前人們對(duì)居住環(huán)境質(zhì)量越來(lái) 越高的需求相違背，而且高能耗問(wèn)題也在當(dāng)前能源日益緊張的情況下更顯得突出 和嚴(yán)重。因此采用更節(jié)能、更先進(jìn)的室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)到了必須要給予高度 重視和大力推廣的階段。 傳統(tǒng)空調(diào)的主要問(wèn)題有： 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)能量損失問(wèn)題。傳統(tǒng)空調(diào)需要考慮溫度和濕度同時(shí)滿足要求， 冷凍水溫度必須低于露點(diǎn)溫度，濕度達(dá)到要求后，空氣的溫度經(jīng)常也過(guò)低，造成 能源的浪費(fèi)，另外，傳統(tǒng)空調(diào)相比輻射空調(diào)一般夏天供水溫度在 7左右，而輻射 空調(diào)可以在 18左右，相比之下，傳統(tǒng)空調(diào)耗能相當(dāng)嚴(yán)重。 傳統(tǒng)空調(diào)噪聲問(wèn)題。 室內(nèi)舒適度及空氣品質(zhì)問(wèn)題。 由上可知，傳統(tǒng)空調(diào)的弊端難以克服，不管從耗能上，還是舒適度，還是健 康方面觀察，發(fā)展一種相對(duì)耗能低，舒適度高，更環(huán)保健康的空調(diào)都有著深遠(yuǎn)的 意義。目前，自然界中熱量傳遞主要有三種基本方式：對(duì)流、導(dǎo)熱和熱輻射。一 般認(rèn)為，舒適條件下人體產(chǎn)生的熱量大體以這樣的比例散發(fā)：對(duì)流散熱 30%、輻 射 45%、蒸發(fā) 25%，所以只要能夠提高空調(diào)房間內(nèi)的平均輻射溫度，增大人體輻 射散熱的比例，才能增加人體的舒適感8-10。 人類學(xué)家 edward t.wall 曾說(shuō)過(guò)，人類實(shí)際上是可以適應(yīng)輻射換熱的，畢竟人 類已經(jīng)生活在地球上達(dá)到了幾億年，而地球就是一個(gè)靠輻射能加熱的星球。任何 膚色皮膚的人類，發(fā)射率都達(dá)到了 0.99。他還大膽預(yù)測(cè)：如果地球上的熱交換完 全靠輻射來(lái)進(jìn)行，我們只需要目前能耗水平的 1/3 就能夠生活的更好。由此可見(jiàn)， 輻射換熱不僅節(jié)能而且還能夠提供舒適性。 1.1.2 輻射式空調(diào)系統(tǒng)供冷暖的優(yōu)缺點(diǎn) 輻射空調(diào)源于人體皮膚下的毛細(xì)血管散熱和植物葉脈水分傳輸及蒸發(fā)機(jī)制。 1 緒論 3 后來(lái)這種散熱方式被用在了空調(diào)上面，輻射式空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合冷熱源把冷量和熱量 以輻射的形式輸送到圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成冷熱輻射面，依靠這樣一個(gè)輻射面與人 體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的家具以及其他各種表面的輻射熱量進(jìn)行熱交換，使得室內(nèi)溫度 的升高或者降低。輻射面得到的熱量主要是通過(guò)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地板和天花板以及 四周墻壁內(nèi)的管束中流動(dòng)的工質(zhì)帶走11。管束中通常流入的是相應(yīng)溫度的冷熱水， 為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)空氣衛(wèi)生需通入經(jīng)處理后的新風(fēng)。根據(jù)研究計(jì)算這種空調(diào)系統(tǒng) 中輻射換熱量占總換熱量的 50%以上12，與傳統(tǒng)常規(guī)空調(diào)相比它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 極強(qiáng)舒適性 由于采用輻射方式供冷供熱，熱輻射交換面積較大，室內(nèi)平 均輻射溫度增加，人體的輻射換熱量所占比重很大，室內(nèi)溫度變化速度快、溫度 分布均勻，無(wú)溫度死角，滿足人體的舒適性條件，而且克服了傳統(tǒng)空調(diào)中風(fēng)機(jī)產(chǎn) 生的噪音影響和吹風(fēng)感覺(jué)，并且提供的新風(fēng)能夠改善室內(nèi)空氣的質(zhì)量，降低室內(nèi) co2的濃度，給人創(chuàng)造極佳的生活工作環(huán)境。 高效節(jié)能性 由于輻射式空調(diào)的末端多采用管路鋪設(shè)，具有極大的表面散 熱面積，相應(yīng)的換熱效率也會(huì)提高。供暖時(shí)供暖水溫僅需要 283213，供冷時(shí) 供水水溫提升到了 161814，作用溫度可降低或者升高 23。供水溫度相對(duì) 傳統(tǒng)空調(diào)制熱時(shí)減小，制冷時(shí)增大，這樣就可以結(jié)合太陽(yáng)能、地?zé)岬鹊推肺荒茉矗?做到更加節(jié)約能源。由于輻射板供冷的溫度高于常規(guī)空調(diào) 810，因此輻射供冷 系統(tǒng)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 28%40%； 相應(yīng)的， 輻射供熱系統(tǒng)的工質(zhì)溫度比傳統(tǒng)的 供熱系統(tǒng)低 810，可以節(jié)能 20%30%，如果與地源熱泵系統(tǒng)配套組合使用的 話，節(jié)能可達(dá)到 70%，而且使用這種方式冬夏兩季共用一套室內(nèi)系統(tǒng)，可推進(jìn)冷 熱一體化熱泵裝置的應(yīng)用15,16。還有就是輻射供冷系統(tǒng)的峰值耗電量是全空氣系 統(tǒng)的 27%左右17，特別是吊頂或地板埋管式輻射供冷系統(tǒng)的蓄冷能力強(qiáng)，可以充 分利用夜間電力低谷時(shí)制冷，轉(zhuǎn)移峰值耗電，這樣在實(shí)行峰谷電價(jià)的地區(qū)，可大 大節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 有人將輻射頂板供冷系統(tǒng)和傳統(tǒng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)的全年耗能量做了對(duì)比，結(jié) 果如圖 1.1 所示。圖中方案 1 代表地源熱泵輻射頂板供冷系統(tǒng)+空氣處理系統(tǒng)，方 案 2 代表輻射頂板供冷系統(tǒng)+空氣處理系統(tǒng)+除濕系統(tǒng)，方案 3 代表全空氣空調(diào)系 統(tǒng)+再熱（加濕）系統(tǒng)，方案 4 代表全空氣空調(diào)系統(tǒng)。全年耗能主要包括輻射頂板 循環(huán)耗能、風(fēng)機(jī)耗能、除濕耗能、制冷耗能以及其他耗能，輻射頂板供冷系統(tǒng)不 需要風(fēng)機(jī)，所以也就沒(méi)有風(fēng)機(jī)耗能，并且蒸發(fā)溫度最高，作用溫度相對(duì)較低，其 節(jié)能率是最高的。 重慶大學(xué)博士學(xué)位論文 4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1234 方案 能耗 圖 1.1 四種空調(diào)系統(tǒng)一次能源節(jié)約率對(duì)比圖 fig 1.1the comparison of saving ratio of primary energy four kinds of air-conditioning system 安裝方便，節(jié)約空間 目前輻射式空調(diào)系統(tǒng)末端多采用的是由聚丙烯制作 細(xì)小管材，厚度不足 5mm。假如一座使用傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的 20 層的大樓使用這種輻 射管的話可以節(jié)省出 3 層的空間。 況且這種輻射管材充水后的重量?jī)H有 500600g/ ，可以很靈活的安裝在房間天花板、地板、四周墻壁等地方，有效提高了房間 使用面積，使房間裝飾方便，能夠達(dá)到一定的美化效果。而且一些舊的建筑空間 也可以很方便的安裝這種輻射管材。 同時(shí)，這樣一種新型的空調(diào)系統(tǒng)形式存在其自身的一些不足之處，綜合起來(lái) 主要有以下幾個(gè)方面： 1）結(jié)露問(wèn)題 當(dāng)頂板輻射板表面溫度低于空調(diào)房間內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度時(shí)就會(huì) 產(chǎn)生結(jié)露問(wèn)題。影響人們的舒適感以及輻射空調(diào)的供冷能力。通常需要配制獨(dú)立 的新風(fēng)系統(tǒng)，利用新風(fēng)來(lái)控制空調(diào)房間內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度。 2) 漏水修復(fù) 輻射空調(diào)系統(tǒng)的冷熱媒管路都是安裝在裝飾層的里面， 一旦出 現(xiàn)管路漏水現(xiàn)象，維修起來(lái)較為麻煩，所以出現(xiàn)漏水現(xiàn)象一定要迅速找出漏水點(diǎn) 進(jìn)行修復(fù)工作，要注意對(duì)安裝成品的保護(hù)，避免遭受破壞。 3）成本較高 毛細(xì)管地板供暖成本高而且只宜采暖、不宜制冷，且毛細(xì)輻 射管安裝中管間距較大，管束雜亂、彎曲，這樣整個(gè)板面能量分布不均勻，會(huì)造 成空調(diào)房間內(nèi)的溫度分布也不均勻。多組蛇形管組成的地源熱泵散熱器造價(jià)太高， 不利于在民間推廣17。 節(jié)能、環(huán)保、舒適性空調(diào)已經(jīng)成為現(xiàn)代空調(diào)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)基本趨勢(shì)，輻射 式空調(diào)系統(tǒng)正是這種趨勢(shì)之下的一種跨時(shí)代的產(chǎn)物，這種空調(diào)系統(tǒng)以其節(jié)能舒適 環(huán)保以及能夠充分利用各種低品位能源等諸多優(yōu)點(diǎn)逐漸成為人們選用空調(diào)系統(tǒng)時(shí) 的首選。本課題提出的毛細(xì)吸液芯輻射式空調(diào)系統(tǒng)正是對(duì)輻射式空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步 1 緒論 5 研究探索的成果，其節(jié)能效果，舒適性能更加優(yōu)越，本文主要從毛細(xì)吸液芯輻射 換熱板空調(diào)系統(tǒng)的傳熱和冷媒介質(zhì)在多孔介質(zhì)內(nèi)部流動(dòng)兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。 1.2 輻射式空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1.2.1 輻射空調(diào)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)輻射采暖具有悠久的歷史，千年前的火墻，以及北方地區(qū)的炕都是輻射 供暖的實(shí)例，現(xiàn)代輻射采暖技術(shù)起源于 1907 年的英國(guó)巴克爾教授，之后在許多國(guó) 家和地區(qū)得到了發(fā)展和廣泛應(yīng)用，從此關(guān)于輻射空調(diào)技術(shù)拉開(kāi)了研究的序幕。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)輻射供冷技術(shù)研究興起于上世紀(jì) 80 年代，但是基于理論及控制技術(shù)達(dá)不 到要求，結(jié)露問(wèn)題得不到解決，沒(méi)有能夠成功。直到 2005 年，清華大學(xué)節(jié)能示范 樓引入蛇形輻射盤管供冷方式，國(guó)內(nèi)輻射頂板技術(shù)開(kāi)始得到研究。 清華大學(xué)江億院士，高志宏等以溫濕度獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)與毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng) 相結(jié)合研究了在不同水溫工況，不同安裝方式、水系統(tǒng)參數(shù)、空氣設(shè)定參數(shù)等條 件對(duì)毛細(xì)管空調(diào)供冷性能的影響。結(jié)果表明，室內(nèi)空氣溫度 28條件比 26條件 下的供冷能力高 20%30%，通過(guò)調(diào)節(jié)流量降低泵耗的方式會(huì)使毛細(xì)管輻射空調(diào)供 冷能力降低18。 天津大學(xué)高攀、趙力等人通過(guò)建立模型對(duì)輻射空調(diào)空間內(nèi)的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng) 進(jìn)行了仿真計(jì)算，通過(guò)對(duì)比不同換熱形式的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了輻射空調(diào)溫度分布 更為均勻，舒適度更好19。 吉林大學(xué)葛鳳華根據(jù)人體熱舒適方程，分析了綜合溫度變化與空氣溫度變化 對(duì)人體舒適性影響的區(qū)別，指出在保證相同舒適度下，綜合溫度變化對(duì)舒適性的 影響大于室內(nèi)空氣溫度變化20。 哈爾濱工程大學(xué)的馬景駿、孫麗穎通過(guò)理論計(jì)算分析了冷卻吊頂空調(diào)系統(tǒng)中 房間