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时间:2018-07-11
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1、新型辐射吊顶供暖的实验研究与热舒适性讨论提要 在参考夏季系统情况下,简单介绍了冬季供暖时,新型辐射吊顶的系统组成。描述了实验小室中进行的测试,讨论了热舒适问题。 关键词 辐射吊顶供暖实验分析热舒适性一、系统概述 在冬季供暖和夏季空调中,末端设备的形式不统一,限制了辐射吊顶的应用。国外的末端产品,一般只包括辐射板本身,采用直接连接的形式,通风系统则单独处理,而冬季供暖采用其它方式,使得室内管路很多,系统复杂。笔者采用新型辐射吊顶作为供暖系统的末端设备,同时不须改变系统连接方式,可以有效的解决这一问题。 系统仍采用夏季供冷
2、系统,但在冬季供暖环境中,因为没有送风系统,只有板式换热器投入使用,运行模式单一,系统相对简单。 二、实验介绍 1.实验台介绍 根据实验目的,搭建实验台,实验台的基础平台为一个真实的小室,具有一面外墙,开有外窗,朝向西。吊顶采用模块式辐射吊顶,配有专用机组。一次水为热网供水。房间长为米,宽米,高米。吊顶的面积约为平方米,由五组辐射末端并联形成。 2.测点布置 室内空气温度,包括空气温度梯度和黑球温度梯度两部分。室内空气温度覆盖率度测点布置在小室中央,共10个测点以地面为垂直标高零点,向上为正,标高和测点编号见表
3、1。 表1 空气温度测点布置测点编号T1T2T3TTTTTTT10标高在米,米,米和米的高度上,同时布置黑球温度计,以测量环境的平均辐射温度。 三、数据分析 1.典型空气温度梯度 在辐射吊顶供暖的环境中,室内空气温度存在梯度。其中,米处的温度,是根据当时辐射吊顶下表各测点的温度测量值,计算得到的平均温度;米处的温度,是该时刻地面温度的平均值。 可以得到,室内空间可以分为四个区域。在米以下,温度基本不变或略有降低;在米以上的范围内由于米和之间没有布置更多的测点,因而无
4、法得到温度梯的准确值,但是可以判断,温度梯度很大。由于这一区域贴近吊顶,而且所占的空间很小,仅对流散热产生影响,而基本不影响室内的环境,因此在这里不做更多的讨论。 在米到米的主要空间内,分析空气温度梯度曲线,可以大致的将温度梯度分成两个区域,参见图1。其中,虚线为将温度梯度沿高度分成两个区域后,根据各自的最低点和最高点得到的线形梯度拟合线。 图1 温度梯度 从图中分析,折线的折点位于高度为米附近,将此高度根据吊顶的高度无量纲化,其相对
5、高度为,可以将室内主要空间分为高区和低区。计算其与相应测量值的剩余平方和,为。其他时间段内的数据也基本上符合这一规律。高区温度梯度较大,低区温度梯度较小,是人员活动区。在本例中,低区的温度梯度为℃/m,高区的温度梯度为℃/m。 2.黑球温度分布 随时间变化,相同位置的黑球温度值波动很小,不同高度的黑球温度差别较大,其差值稳定,参见表2。 表2 黑球温度波动标高/温差最大值最小值平均值根据分析,室内温度稳定,波动很小,且两者趋势相同,因此黑球温度和空气温度的温度差也相对稳定。
6、 3.热舒适性分析 为了对比相应位置的空气温度,选择在同一时刻,典型的空气温度、黑球温度和周围环境表面的平均辐射温度的曲线,参见图2。从图中可以看到,在人员活动区,黑球温度、平均辐射温度基本呈线形变化,随高度的上升,与空气温度的温差有所减小。在本例中,两者与空气温度之差参见表3: 图2 温度梯度 表3 温差比较 标高 黑球温度与空气温度 辐射温度与空气温度从这四点典型温度
7、可以计算黑球温度和周围环境表面的平均辐射温度的温度梯度。根据计算,其温度梯明显小于室内的空气温度梯度。两者比较,详见表4。 表4 温度梯度比较 标高以米和米温差计算以米和0米温差计算 空气温度梯度℃/m℃/m 黑球温度梯度℃/m℃/m 辐射温度梯度℃/m℃/m根据实验数据分析,在辐射供暖的条件下,平均辐射温度梯度最小,大大削弱了由于自然对流而引起的上热下冷现象,使得人体的体感温度梯度减小,明显小于空气温度梯度。参考人体热舒适性原则,当温度梯度减小时,人体热舒适性会
8、提高。因此说明,在采用辐射吊顶供暖的条件下,人体的热舒适性提高了。 四、结论 总结以上关于辐射吊顶的实验,得到以下两大方面的结论。 室内的空气温度稳定,存在温度梯度。室内空气的温度场沿高度可以分为四个区域。 在地面附近存在一个很小的区域,为第一区域。
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