舒適節(jié)能輻射空調(diào)技術(shù)原理及應(yīng)用

舒適節(jié)能輻射式供暖空調(diào)技術(shù)原理及應(yīng)用輻射式供暖空調(diào)簡(jiǎn)稱輻射空調(diào)，房地產(chǎn)行業(yè)最早稱為三恒

2

技術(shù)背景20世紀(jì)初，開(kāi)利（Carrier）博士發(fā)明了傳統(tǒng)對(duì)流空調(diào)，該空調(diào)通過(guò)對(duì)流末端以空氣對(duì)流換熱方式進(jìn)行降溫或升溫，人體的散熱以空氣對(duì)流為主。傳統(tǒng)對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)示意圖技術(shù)背景Willis

H.Carrier320世紀(jì)70年代，方格（Fanger）教授提出人體熱平衡及熱

舒適理論(PMV-PPD)。人體熱平衡方程M-W-

C-

R

-

E

-

S=0

技術(shù)背景Povl

O.

Fanger45Povl

O.

Fanger輻射散熱對(duì)流散熱人體熱舒適狀態(tài)下的散熱比例45～50%25～30%

技術(shù)背景汗液蒸發(fā)和呼吸散熱25～30%20世紀(jì)90年代，

在人體熱舒適理論的指導(dǎo)下，

奧利森（Olesen）教授等學(xué)者開(kāi)始研究輻射空調(diào)技術(shù)。輻射空調(diào)

通過(guò)輻射末端以輻射換熱方式進(jìn)行降溫或升溫，人體的

散熱以輻射為主。輻射空調(diào)系統(tǒng)示意圖技術(shù)背景Bjarne

W.Olesen6

top

-體感溫度

tr

-平均輻射溫度ta

-空氣溫度體感溫度：反映了室內(nèi)空氣溫度和平均輻射溫度的綜合作用。

影響人體熱舒適的室內(nèi)溫度7

tj

-某個(gè)表面溫度

Aj

-某個(gè)表面面積平均輻射溫度：反映了所有房間表面溫度的綜合作用。

影響人體熱舒適的室內(nèi)溫度8舒適等級(jí)等級(jí)描述不滿意率

PPD（%）人員熱舒適PMV

(-)室內(nèi)體感溫度top

(℃)夏季冬季夏季冬季I熱舒適度

較高PPD≤10%0≤PMV≤0.5-0.5≤PMV≤022℃≤top≤24℃II熱舒適度

一般10%<PPD≤20%0.5<PMV≤1.0-1.0≤PMV<-0.526℃<top≤28℃18℃≤top<22℃根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50785及GB50736，不同舒適等級(jí)下人員熱感覺(jué)PMV及室內(nèi)體感溫度的變化范圍如下表所示。根據(jù)Fanger教授熱舒適理論，考慮節(jié)能要求，較高舒適水平條件下夏季室內(nèi)體感溫度應(yīng)該設(shè)為26℃。

影響人體熱舒適的室內(nèi)溫度24℃≤top≤26℃9

人體熱舒適性理論分析室內(nèi)熱環(huán)境舒適性理論分析模型房間模型數(shù)學(xué)模型10空調(diào)形式城市設(shè)定溫度空氣溫度頂/地表

面溫度外墻溫度外窗溫度內(nèi)墻溫度平均輻

射溫度體感溫度舒適等級(jí)輻射空調(diào)北京26.026.023.226.529.625.525.525.7I西安26.026.022.926.429.525.425.425.7I上海26.026.023.126.529.325.425.425.7I廣州26.026.023.126.729.225.525.425.7I對(duì)流空調(diào)北京26.026.026.527.530.426.526.826.4II西安26.026.026.527.530.426.526.826.4II上海26.026.026.527.530.126.526.726.4II廣州26.026.026.527.730.026.526.826.4

II

人體熱舒適性理論分析室內(nèi)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境舒適性理論分析結(jié)果理論上，穩(wěn)態(tài)條件下輻射空調(diào)房間室內(nèi)舒適等級(jí)高于對(duì)流空調(diào)房間！11輻射空調(diào)房間

對(duì)流空調(diào)房間理論上，動(dòng)態(tài)條件下輻射空調(diào)房間室內(nèi)體感溫度穩(wěn)定時(shí)間

明顯小于對(duì)流空調(diào)房間！

人體熱舒適性理論分析室內(nèi)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境舒適性理論分析結(jié)果空氣溫度平均輻射溫度體感溫度12N=Q/COP式中Q-

系統(tǒng)供冷量；COP是能效比，與供水溫度有關(guān)；對(duì)流空調(diào)7℃供水溫度COP=5.5

，輻射空調(diào)16℃供水溫度COP=8.0，相比提高45%

。。

系統(tǒng)能耗理論分析1）冷水機(jī)組能耗主機(jī)能耗與系統(tǒng)供冷量及能效比有關(guān)，如下所示冷水機(jī)組輻射空調(diào)對(duì)流空調(diào)13

系統(tǒng)能耗理論分析（2）輸配系統(tǒng)能耗輸配能耗與其出口流量、壓

力、效率有關(guān)，如下式所示。N=9.81×G

×H/η式中G-循環(huán)水泵或風(fēng)機(jī)流量；H-水泵揚(yáng)程或風(fēng)機(jī)風(fēng)壓；η

是效率由于水的密度及比熱分別是空氣的800倍及4倍，輸配相同冷量下輻射空調(diào)的輸配系

統(tǒng)流量、尺寸及能耗將明顯小于對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)對(duì)流空調(diào)用風(fēng)機(jī)

輻射空調(diào)用水泵14。該大樓對(duì)稱分布，一邊采用樓板埋管式輻射供暖/供冷系統(tǒng)（輻射空調(diào))

，一邊采用

變流量全空氣系統(tǒng)（對(duì)流空調(diào)）。兩邊的燈光、工作人員和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)均一致。室外最大空氣溫度和露點(diǎn)溫度分別為46℃和25℃。測(cè)試建筑為

印度Infosys軟件公司辦公大樓，面積為23226m2，如下圖所示。

舒適節(jié)能性實(shí)測(cè)分析15輻射空調(diào)房間約有76%

的工作人員感到舒適及滿意，而對(duì)流空調(diào)房間僅有67%的工作人員感到舒適及滿意。因此，輻射空調(diào)的舒適度明顯高于對(duì)流空調(diào)。舒適性測(cè)試結(jié)果如下所示，其中RadiantSystem是輻射空調(diào)，VAVSystem是對(duì)流空調(diào)

舒適節(jié)能性實(shí)測(cè)分析16如圖所示，輻射空調(diào)系統(tǒng)消耗了25.7KWh/m2

，而對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)消耗了38.7KWh/m2

，因此輻射空調(diào)系統(tǒng)能耗比對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)減低了33.6%。節(jié)能性測(cè)試結(jié)果如下所示，其中Radiant是輻射空調(diào)，Conventional是傳統(tǒng)對(duì)流空調(diào)

舒適節(jié)能性實(shí)測(cè)分析17通過(guò)對(duì)比可知，輻射空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組和輸配系統(tǒng)能耗分別為18.2

KWh/m2

和6.7KWh/m2

，顯著低于對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)冷源能耗（23.2

KWh/m2和14.3

KWh/m2

）。節(jié)能性測(cè)試結(jié)果如下所示，其中RadiantSystem是輻射空調(diào)，VAVSystem是對(duì)流空調(diào)

舒適節(jié)能性實(shí)測(cè)分析18作用原理：空氣對(duì)

流熱交換降溫加熱，

容易產(chǎn)生吹風(fēng)感及

噪聲等，舒適度

較低，采用低溫冷

源高溫?zé)嵩茨芎母?，?jié)能性差作用原理：表面

輻射熱交換降溫

加熱，無(wú)風(fēng)感及

噪聲等，舒適度

較高，采用高溫

冷源低溫?zé)嵩茨?/p>

耗低，

節(jié)能性好

對(duì)流空調(diào)VS輻射空調(diào)BjarneW.Olesen輻射空調(diào)系統(tǒng)對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)Willis

H.Carrier輻射空調(diào)末端類型樓板埋管式嵌入式裝配式管徑16~20mm3~4mm8~

12mm傳熱性能較弱一般較強(qiáng)均熱性能一般較差較好熱響應(yīng)性能非常慢較慢一般室溫控制能力較弱一般較強(qiáng)應(yīng)用范圍集中式輻射空調(diào)集中式輻射空調(diào)分戶式輻射空調(diào)輻射空調(diào)末端傳熱性能強(qiáng)、均熱性能好、熱響應(yīng)快是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)！

輻射空調(diào)末端20

輻射空調(diào)末端輻射空調(diào)末端熱性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下（修訂

中）測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)將新增熱阻、表面溫度均勻度、熱響應(yīng)時(shí)間等合理評(píng)價(jià)輻射末端傳熱性能、均熱性能、熱響應(yīng)性能。21

輻射空調(diào)應(yīng)用深圳疾控預(yù)防控制中心北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)萬(wàn)達(dá)如園高端小區(qū)金茂府科技住宅希爾頓酒店中央電視臺(tái)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》

GB

50210

《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB

50242

《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB

50243

《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB

50303

《空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)范》

GB50365

《通風(fēng)與空調(diào)工程施工規(guī)范》GB

50738

《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB

50736

《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015

《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ

142

《住宅新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T440建議之一：注重輻射空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)化

輻射空調(diào)應(yīng)用23協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)：

《毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖供冷施工技術(shù)規(guī)程》T/CECS433

《溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》T/CECS

500

《戶式輻射空調(diào)技術(shù)規(guī)程》T/CECS

1166

《裝配式地面輻射供暖供冷系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》T/CECS

1274

《預(yù)制吊頂輻射板加獨(dú)立新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》T/CECS

1468

《輻射空調(diào)性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》T/CECS(報(bào)批中)住建部技術(shù)導(dǎo)則：《戶式中央空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》

（送審中）建議之一：注重輻射空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)化輻射空調(diào)應(yīng)用24

應(yīng)對(duì)“雙碳”的優(yōu)勢(shì)輻射空調(diào)系統(tǒng)采用的空氣源熱泵或地源熱泵均為可再生能源，屬于

補(bǔ)貼或推廣的范圍，對(duì)建筑節(jié)能減碳具有重要的貢獻(xiàn)。

綠色建筑節(jié)能改造輻射空調(diào)系統(tǒng)具有較大的節(jié)能減碳潛力，可結(jié)合綠建改造項(xiàng)目進(jìn)行

節(jié)能改造，提升建筑品質(zhì)。

輻射空調(diào)應(yīng)用建議之二：充分挖掘輻射空調(diào)系統(tǒng)的價(jià)值25

健康建筑《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)T/ASC02-2016》六個(gè)部分中舒適占有最大的比重，

如果采用輻射空調(diào)系統(tǒng)，舒適的得分最高。

技術(shù)融合現(xiàn)有推廣的超低能耗建筑、近零能耗建筑等，如果完全照搬被動(dòng)房的標(biāo)準(zhǔn)，其舒適度難以保障，可以與輻射空調(diào)系統(tǒng)完美結(jié)合。

輻射空調(diào)應(yīng)用建議之二：充分挖掘輻射空調(diào)系統(tǒng)的價(jià)值26