新型辐射吊顶供暖的实验研究与热舒适性讨论

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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。