輻射板采暖房間熱舒適性影響因素分析

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摘要：遠紅外電熱輻射板是一種主要以輻射形式向周圍表面?zhèn)鬟f熱量的供暖設備，可以提高房間的平均輻射溫度。而輻射板安裝方式、室外空氣溫度以及戶型的大小等因素將影響到房間的平均輻射溫度分布，從而影響熱舒適性，本文通過編制計算程序，做出房間的PMV、PPD分布圖，對上述因素對熱舒適性的影響進行了分析。關鍵詞：輻射板熱舒適影響因素

  0引言遠紅外電熱輻射板供暖系統(tǒng)由輻射板和溫控器構成。工作時，輻射板表面最高溫度可達80℃以上，房間圍護結(jié)構內(nèi)表面以及家具表面的溫度也比對流采暖時有所升高，這樣就提高了平均輻射溫度。而輻射板安裝方式、室外空氣溫度以及戶型的大小將影響到房間平均輻射溫度的分布，這對熱舒適性的影響如何是一個需要討論的問題，本文采用文獻[1]中的數(shù)學模型對這一問題進行了研究。以下分析中，人體的活動強度按站著休息計算，即新陳代謝率為M=69.78W/m2(1.2met)。1輻射板長邊方向不同時房間的熱舒適性輻射板的長邊可能垂直于房間的進深布置，也可能平行于進深布置，兩種情況下平均輻射溫度tmrt分布有所不同。下面討論這兩種情況下房間的熱舒適性。本文計算中所采用的房間如下：尺寸：開間×進深×層高=3.9m×5.1m×2.8m圍護結(jié)構：490mm紅磚墻體，傳熱系數(shù)k=1.27W/(m2·℃)單框雙玻塑鋼窗，長×寬＝2.1m×1.4m，傳熱系數(shù)kw=2.5W/(m2·℃),每米窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量Ls=0.5m3/(m·h)輻射板尺寸：長×寬=2.4m×0.4m室內(nèi)空氣溫度設為18℃，室外溫度為-26℃表1輻射板長邊垂直或平行于房間進深的PMV、PPD最值與均值PMV最大值PMV最小值ΔPMVPPD最大值（％）PPD最小值（％）PPD平均值（％）垂直于進深0.5159－0.36460.880510.565756.1415平行于進深0.4979-0.40.897910.181456.1253如圖1、2所示，輻射板長邊方向不同，PMV、PPD等值線所構成的形狀有所不同，但在兩種情況下，PMV分布都比較均勻，房間內(nèi)絕大多數(shù)位置的PPD在10%以內(nèi)。而且從表1可以看出，兩種情況下PMV、PPD的極值與均值非常接近。即室內(nèi)空氣溫度相同時，無論輻射板長邊垂直于進深還是平行于進深，整體上，房間具有基本相同的熱舒適性。2不同室外溫度下輻射板采暖房間的熱舒適性當室外溫度tw不同時，輻射板的供熱量會有所不同，輻射板表面平均溫度以及房間圍護結(jié)構內(nèi)表面溫度也會有所不同，這樣就會影響到房間的熱舒適性。本文以室外溫度為-26℃，-19℃，-9℃三種情況對這一問題進行了討論。計算中所采用的房間尺寸：開間×進深×層高=3.9m×5.1m×2.8m；輻射板尺寸：長×寬=2.4m×0.4m；室內(nèi)空氣溫度設為18℃。表2不同室外溫度下輻射板采暖房間的PMV、PPD最值與均值PMV最大值PMV最小值ΔPMVPPD最大值（％）PPD最小值（％）PPD平均值（％）tw=-26℃0.5159-0.36460.880510.565756.1415tw=-19℃0.5073-0.35060.857910.3856.0841tw=-9℃0.501-0.29160.792610.246556.0498從圖3~5可以看出，在三個不同的冬季室外溫度下，輻射板采暖房間的PMV分布都比較均勻，房間內(nèi)絕大多數(shù)位置的PPD在10%以內(nèi)。從表2可以看出隨著室外溫度的升高，最大與最小PMV的差值和PPD平均值都稍有減小，這是因為室外溫度的升高使外墻、外窗內(nèi)表面溫度升高，同時還減小了供熱量，使輻射板表面平均溫度降低，這樣就降低了輻射板下方的偏熱程度以及外墻、外窗附近的偏冷程度，使PMV、PPD分布更加均勻。但總的來看，在三個不同的室外溫度下，PMV、PPD的極值與均值相差很小，可以認為當室內(nèi)空氣溫度相同時，不同室外溫度下，輻射板采暖房間具有基本相同的熱舒適性。3不同戶型輻射板采暖房間的熱舒適性戶型的不同會使房間熱平衡方程組中各表面之間的角系數(shù)、人體與房間各表面之間的角系數(shù)不同，影響到平均輻射溫度tmrt的分布，從而影響房間PMV與PPD指標的分布。本文以四種戶型為例，討論了室內(nèi)溫度一定時，不同戶型輻射板采暖房間的熱舒適性。戶型一：開間×進深×層高=3.9m×5.1m×2.8m，窗長×窗寬=2.1m×1.4m戶型二：開間×進深×層高=3.3m×5.1m×2.8m，窗長×窗寬=1.8m×1.4m戶型三：開間×進深×層高=3.3m×3.9m×2.8m，窗長×窗寬=1.5m×1.4m戶型四：開間×進深×層高=4.2m×3.9m×2.8m，窗長×窗寬=2.1m×1.4m各戶型均為490mm紅磚墻體，傳熱系數(shù)k=1.27W/(m·℃)；外窗為單框雙玻塑鋼窗，傳熱系數(shù)kw=2.5W/(m2·℃),每米窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量Ls=0.5m3/(m·h)；輻射板尺寸：長×寬=2.4m×0.4m；室內(nèi)空氣溫度設為18℃，室外計算溫度為-26℃。經(jīng)計算，得到各戶型的PMV、PPD分布圖。表3不同戶型輻射板采暖房間的PMV、PPD最值與均值PMV最大值PMV最小值ΔPMVPPD最大值（％）PPD最小值（％）PPD平均值（％）戶型一0.5159-0.36460.880510.565756.1415戶型二0.4418-0.42330.86519.072555.7991戶型三0.4281-0.2860.71418.822255.3235戶型四0.4735-0.230.70359.681755.8459如圖6~9所示，四種不同戶型輻射板采暖房間的PMV分布都比較均勻，房間內(nèi)絕大多數(shù)位置的PMV在-0.5~+0.5之間，PPD在10%以內(nèi)。從表3可以看出，隨著戶型的減小，PPD的最大值與平均值略有減小，小戶型房間的平均輻射溫度分布比大戶型均勻，因而使其PPD分布更加均勻。但總的來看，四種戶型的PMV、PPD的極值與均值相差不大，尤其是房間各位置的PPD平均值相差不到一個百分點，因此可以認為當室內(nèi)空氣溫度相同時，不同戶型輻射板采暖房間具有大體相同的熱舒適性。4結(jié)論對于輻射板長邊垂直于進深和平行于進深布置兩種情況，PMV、PPD等值線所構成的形狀有所不同；隨著室外溫度的升高，輻射板采暖房間各個位置的冷熱程度更加均勻一些；小戶型房間PPD的最大值與平均值比大戶型房間略小，熱舒適性更加均勻。但從整體來看，當室內(nèi)空氣溫度一定時，無論是輻射板長邊的方向，還是冬季室外溫度的不同，抑或戶型的差異，對房間熱舒適性的影響都不大，可以認為當室內(nèi)空氣溫度相同時，輻射板采暖房間內(nèi)會形成基本相同的熱舒適性。參考文獻1趙立華，張泓森，李麗.輻射板采暖房間冬季室內(nèi)計算溫度探討.山東：輻射供暖技術交流會，2003(a)PMV(b)PPD圖1輻射板長邊垂直于房間進深布置的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖2輻射板長邊平行于房間進深布置的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖3℃時輻射板采暖房間PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖4℃時輻射板采暖房間PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖5℃時輻射板采暖房間PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖6戶型一的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖7戶型二的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖8戶型三的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖9戶型四的PMV、PPD分布