輻射板采暖房間熱舒適性影響因素分析

 

0引言遠(yuǎn)紅外電熱輻射板供暖系統(tǒng)由輻射板和溫控器構(gòu)成。工作時(shí)，輻射板表面最高溫度可達(dá)80℃以上，房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面以及家具表面的溫度也比對(duì)流采暖時(shí)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(duì)熱舒適性的影響如何是一個(gè)需要討論的問(wèn)題，本文采用文獻(xiàn)[1]中的數(shù)學(xué)模型對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究。以下分析中，人體的活動(dòng)強(qiáng)度按站著休息計(jì)算，即新陳代謝率為M=69.78W/m2(1.2met)。1輻射板長(zhǎng)邊方向不同時(shí)房間的熱舒適性輻射板的長(zhǎng)邊可能垂直于房間的進(jìn)深布置，也可能平行于進(jìn)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(jì)算中所采用的房間如下：尺寸：開(kāi)間×進(jìn)深×層高=3.9m×5.1m×2.8m圍護(hù)結(jié)構(gòu)：490mm紅磚墻體，傳熱系數(shù)k=1.27W/(m2·℃)單框雙玻塑鋼窗，長(zhǎng)×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(zhǎng)×寬=2.4m×0.4m室內(nèi)空氣溫度設(shè)為18℃，室外溫度為-26℃表1輻射板長(zhǎng)邊垂直或平行于房間進(jìn)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(jìn)深0.5159－0.36460.880510.565756.1415平行于進(jìn)深0.4979-0.40.897910.181456.1253如圖1、2所示，輻射板長(zhǎng)邊方向不同，PMV、PPD等值線所構(gòu)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(shí)，無(wú)論輻射板長(zhǎng)邊垂直于進(jìn)深還是平行于進(jìn)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(dāng)室外溫度tw不同時(shí)，輻射板的供熱量會(huì)有所不同，輻射板表面平均溫度以及房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度也會(huì)有所不同，這樣就會(huì)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(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了討論。計(jì)算中所采用的房間尺寸：開(kāi)間×進(jìn)深×層高=3.9m×5.1m×2.8m；輻射板尺寸：長(zhǎng)×寬=2.4m×0.4m；室內(nèi)空氣溫度設(shè)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(gè)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?yàn)槭彝鉁囟鹊纳�高使外墻、外窗�?nèi)表面溫度升高，同時(shí)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(lái)看，在三個(gè)不同的室外溫度下，PMV、PPD的極值與均值相差很小，可以認(rèn)為當(dāng)室內(nèi)空氣溫度相同時(shí)，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(huì)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(biāo)的分布。本文以四種戶型為例，討論了室內(nèi)溫度一定時(shí)，不同戶型輻射板采暖房間的熱舒適性。戶型一：開(kāi)間×進(jìn)深×層高=3.9m×5.1m×2.8m，窗長(zhǎng)×窗寬=2.1m×1.4m戶型二：開(kāi)間×進(jìn)深×層高=3.3m×5.1m×2.8m，窗長(zhǎng)×窗寬=1.8m×1.4m戶型三：開(kāi)間×進(jìn)深×層高=3.3m×3.9m×2.8m，窗長(zhǎng)×窗寬=1.5m×1.4m戶型四：開(kāi)間×進(jìn)深×層高=4.2m×3.9m×2.8m，窗長(zhǎng)×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(zhǎng)×寬=2.4m×0.4m；室內(nèi)空氣溫度設(shè)為18℃，室外計(jì)算溫度為-26℃。經(jīng)計(jì)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(lái)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(gè)百分點(diǎn)，因此可以認(rèn)為當(dāng)室內(nèi)空氣溫度相同時(shí)，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(duì)于輻射板長(zhǎng)邊垂直于進(jìn)深和平行于進(jìn)深布置兩種情況，PMV、PPD等值線所構(gòu)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(gè)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(lái)看，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度一定時(shí)，無(wú)論是輻射板長(zhǎng)邊的方向，還是冬季室外溫度的不同，抑或戶型的差異，對(duì)房間熱舒適性的影響都不大，可以認(rèn)為當(dāng)室內(nèi)空氣溫度相同時(shí)，輻射板采暖房間內(nèi)會(huì)形成基本相同的熱舒適性。參考文獻(xiàn)1趙立華，張泓森，李麗.輻射板采暖房間冬季室內(nèi)計(jì)算溫度探討.山東：輻射供暖技術(shù)交流會(huì)，2003(a)PMV(b)PPD圖1輻射板長(zhǎng)邊垂直于房間進(jìn)深布置的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖2輻射板長(zhǎng)邊平行于房間進(jìn)深布置的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖3℃時(shí)輻射板采暖房間PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖4℃時(shí)輻射板采暖房間PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD圖5℃時(shí)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