辐射采暖与辐射供冷.pptx

2024/4/19 周五1第五章第五章 辐射采暖与辐射供冷辐射采暖与辐射供冷建筑工程学院市政工程系建筑工程学院市政工程系 2024/4/19 周五2主要讲述建筑物辐射板辐射板分类、辐射采暖辐射采暖及辐射供冷辐射供冷的系统形式及特点。一、本章的主要内容第五章第五章 辐射采暖与辐射供冷辐射采暖与辐射供冷二二、教学基本要求掌握辐射采暖/供冷的定义、辐射板的分类及常用类型常用类型；了解辐射采暖系统的形式及特点；掌握辐射采暖系统的设计要点设计要点；了解辐射供冷系统的形式及特点。2024/4/19 周五35.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义的定义与辐射板的分类与辐射板的分类2024/4/19 周五45.辐射采暖(供冷)的定义1、辐射采暖(供冷)：指依靠供热（冷）部件与围护结构内表面的 辐射换热辐射换热向房间供热（冷）的方式。2、辐射采暖与对流采暖本质区别：辐射采暖房间各围护结构内表内表面的平均温度面的平均温度高于室内空气温度室内空气温度,而对流采暖与之相反。3、采暖辐射板：用于进行辐射采暖的供热部件供热部件。5.1 辐射采暖（供冷）的定义与辐射板的分类 5.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类2024/4/19 周五55.1.2 辐射采暖（供冷）的定义与辐射板的分类 5.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类1.按与建筑物的结合关系分：整体整体式、贴附贴附式、悬挂悬挂式(1)整体式 包含埋管式及风道式埋管式：将通冷、热媒的金属管或塑料管埋金属管或塑料管埋在建筑结构内。风道式：利用建筑结构内的连贯空腔连贯空腔输送热媒。埋管式埋管式风道式风道式2024/4/19 周五65.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类(2)贴附式 将辐射板贴附于建筑结构表面。贴附于窗下围护结构窗下围护结构的辐射板 隔热层隔热层加热管加热管(3)悬挂式：分为单体式单体式和吊棚式吊棚式。单体式辐射板的形式:(2)波状波状辐射板辐射板(2)平面平面辐射板辐射板1供热(供冷)管；2挡板；3隔热层；4平面辐射板5波状辐射板2024/4/19 周五75.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类吊棚式吊棚式辐射板 常用于辐射供冷供冷，其结构形式如下：1吊钩；2顶棚；3隔热层；4流体管道；5装饰孔板2024/4/19 周五82.辐射板按其安装位置分：墙面墙面式、地面地面式、顶面顶面式、楼板楼板式。5.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类墙面墙面式窗下式 墙板式 踢脚板式 单面散热 双面散热 外墙式：外墙室内侧 间墙式：设在内墙内墙 单面散热 双面散热 2024/4/19 周五95.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类房间内不同位置的采暖辐射板 1窗下式；2墙板式；3地面式；4踢脚板式；5顶面式2024/4/19 周五105.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类窗下式双面散热双面散热辐射板 隔热层隔热层加热管加热管窗下式单面散热单面散热辐射板 对流通道管对流通道管隔热层隔热层加热管加热管5.1.3 辐射采暖的特点围护结构内表面温度高内表面温度高，减少人体的辐射放热量，舒适度增加舒适度增加。2024/4/19 周五11房间竖向温度较均匀竖向温度较均匀，适合人体舒适性要求，并且室内空气温度可比对流采暖低13，节能节能。可充分利用低温热媒低温热媒,如地热，太阳能等。所占建筑面积少,房间较美观。热惰性大,用于间歇供暖时可减少室内温度波动可减少室内温度波动。不同采暖方式下房间竖向温度变化房间竖向温度变化1、热风采暖2、窗下散热器采暖3、顶面辐射采暖顶面辐射采暖4、地面辐射采暖5.1 辐射采暖辐射采暖(供冷供冷)的定义与辐射板的分类的定义与辐射板的分类2024/4/19 周五125.2 辐射采暖系统辐射采暖系统2024/4/19 周五135.2 辐射采暖系统辐射采暖系统5.2.1 辐射采暖系统的热媒1.热媒种类：辐射采暖热媒热水：首选，温升慢温升慢，混凝土板不易裂缝，可采用集采用集 中质调节中质调节。蒸汽：温升快，易出裂缝易出裂缝，不能集中质调节。空气：建筑结构厚度增加厚度增加。电：板面温度易控制，调节方便调节方便，但耗电耗电，应进行技术经济论证。2024/4/19 周五145.2 辐射采暖系统辐射采暖系统2.辐射采暖系统热媒温度 热水采暖式根据热源和辐射板的类型，分较高温较高温和较低温较低温两类。低温采暖时尽量利用地热地热，太阳能太阳能等。热媒温度选取原则悬挂式金属辐射板可选较高供水温度（130高温水）。埋管式热媒温度可比板面温度高高2040。窗下式可选用较高温度可选用较高温度（如105）？(混凝土存在热阻，其表面温度低于95)。间墙式，踢脚式，顶面式和地面式一般低于低于60。2024/4/19 周五155.2 辐射采暖系统辐射采暖系统5.22 采暖辐射板的加热管 加热管型式与板的位置位置，尺寸尺寸和类型类型有关。(1)窗下采暖辐射板的加热管(a)蛇型管蛇型管(b)排管排管2024/4/19 周五16(2)踢脚式采暖辐射板 U 型管的长度型管的长度由房间热负荷确定热负荷确定，长度可从几米到十几米。U 型管型管5.2 辐射采暖系统辐射采暖系统2024/4/19 周五175.2 辐射采暖系统辐射采暖系统(3)墙面式采暖辐射板的加热管(a)用于跨越管的 单管系统单管系统(b)用于双管系统双管系统(c)用于垂直双线系统双线系统2024/4/19 周五185.2 辐射采暖系统辐射采暖系统(4)地面采暖辐射板的加热管 加热管采用铝塑复合管铝塑复合管、铜管铜管等，应使埋地部分无接头埋地部分无接头。(a)平行平行排管式易于布管，板面温度变化大，适合各种结构地面适合各种结构地面。(b)蛇形蛇形排管式板面温度较均匀温度较均匀，但有一半数目的弯头曲率半径较小。(c)蛇形盘管蛇形盘管式只有两个两个小曲率半径弯头，施工方便。2024/4/19 周五195.2 辐射采暖系统辐射采暖系统1面层；2混凝土混凝土；3加热管；4锚固卡钉；5隔热层和防水层隔热层和防水层；6楼板；7侧面隔热层地面采暖辐射加热加热管的管的设置设置2024/4/19 周五205.2 辐射采暖系统辐射采暖系统地面采暖盘管布置实物图 2024/4/19 周五215.2 辐射采暖系统辐射采暖系统(5)单体悬挂式采暖辐射板的加热管 悬挂式采暖辐射板的结构应使其辐射放热量不少于辐射放热量不少于总放热量的60。(热水采暖热水采暖时：管径DN20,S100200。)1加热管；2辐射板；3隔热材料(a)加热管为蛇形蛇形、波形辐射板波形辐射板(b)加热管为排管排管、平面辐射板平面辐射板2024/4/19 周五225.2 辐射采暖系统辐射采暖系统5.2.2 辐射采暖系统的管路系统设计要点 系统型式：可采用上供或下供式，也可用单管或双管系统。窗下辐射板可采用单、双管式。地面辐射板，顶面及地面顶面地面顶面辐射板应采用双管，以利于调节和控制。辐射板水平安装时，管内流速不应小于不应小于0.25m/s，以便排气，并应设置放气阀放气阀与放水阀放水阀。在一个采暖系统中一个采暖系统中，宜采用同种辐射板同种辐射板，否则应有可靠的调节措施。2024/4/19 周五235.2 辐射采暖系统辐射采暖系统下供上回式双管系统中地面地面顶顶面采面采暖辐暖辐射板射板1地面顶面采暖辐射板；2供水立管；3回水立管；4关闭/调节阀；5放水阀地面辐射板采暖板与回水干管连接 1地面采暖辐射板；2集气罐；3温度计；4阀门；5回热源的回水干管；6来自采暖系统的回水干管；7旁通管的调节阀；8放水阀(用于一层大厅一层大厅，与散热器一起供暖散热器一起供暖)2024/4/19 周五245.2 辐射采暖系统辐射采暖系统注意：注意：采暖辐射板本身阻力较大(25mH2O)。与散热器采暖系统相比，不易产生水力失调；不同的辐射板阻力损失相差较大阻力损失相差较大，因而在一个采暖系统中，应采用同类辐射采暖板；辐射采暖系统的工作压力不应大于加热管的最大承压能力；低温地板辐射采暖系统，工作压力不宜大于不宜大于0.8MPa。2024/4/19 周五255.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算2024/4/19 周五26一、混凝土辐射板的表面温度1.影响表面温度 的因素5.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算5.3.1 辐射采暖系统的热媒管径d管间距s埋设厚度h混凝土的导热系数热媒温度房间温度即：上述六个变量中有3个（）变化范围不大。铝塑复合管其管径规格为12/16、16/20、20/25（内径/外径）可知，在给定的数据后，板表面温度只与管间距管间距S和埋设厚度埋设厚度h有关。S越小越小，h越大越大，板面温度越均匀温度越均匀，但造价越高造价越高。因此，在确定S和h时要作经济分析要作经济分析。2024/4/19 周五275.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算2.辐射采暖板体温度场 两面放热辐射采暖板中的温度场 和表面温度变化实线为等温线，虚线为热流线(带箭头带箭头)。热流线起始于加热管起始于加热管，终止于终止于板表面板表面。沿不同热流方向混凝土热阻是变化的，使得板表面是不等温面板表面是不等温面。1地面顶面混凝土辐射板地面顶面混凝土辐射板；2加热管；3等温线；4热流线2024/4/19 周五285.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算3.温度场的不均匀性 辐射板不仅每一加热管管顶混凝土表面温度不均匀管顶混凝土表面温度不均匀，沿水的流程混凝土表面温度也是不均匀和变化的。下图分别表示三种不同排管形式沿房间进深温度变化沿房间进深温度变化的情况。ts表示表面平均温度的变化范围表示表面平均温度的变化范围。(a)平行平行排管式板面温度沿流程逐步降低(b)蛇形蛇形排管式板面温度较均匀温度较均匀(c)蛇形盘管蛇形盘管式板面温度沿流程波动2024/4/19 周五295.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算4、板表面温度的确定考虑因素：卫生要求卫生要求，人的热舒适性热舒适性和房间用途房间用途。确定标准：我国规定不太具体(见课本表51，P112)，俄罗斯对不同采暖辐射板、不同场合的最高允许平均温度最高允许平均温度规定如下：对于地面辐射地面辐射采暖板托儿所、幼儿园24 住宅24厂房26 人员长期停留场所26 人员短期停留场所30 卫生间31 2024/4/19 周五305.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算对于顶面辐射顶面辐射采暖板层高层高：2.52.8m时28 2.93.0m时30 3.13.4m时33 5.56m时36 对于墙面辐射墙面辐射采暖板离地高度离地高度：小于1m95 13.5m 45 高于3m 不规定 可见：按表面最高允许平均温度的高低排序为：墙面墙面板，顶面顶面板，地面地面板。此外，俄罗斯还规定：地面辐射板采暖时各部分温差不应超过温差不应超过10。墙面和窗下板单管系统，供回水温度可取105-70，双管取95-70。铝塑管板最高供水温度不高于不高于55。2024/4/19 周五315.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算5.3.2 地面辐射板供热量的计算 影响辐射板供热量因素 热媒温度、流量、管径、材质、间距、位置、盘管型式、混凝土的导热系数、厚度、板表面温度及分布、背部材料的导热系数、厚度等。(理理论计算较繁琐论计算较繁琐)俄罗斯进行的热工试验结果见附录53、54。1、每米铝塑管的散热量散热量根据管径管径和传热温差传热温差计算，传热温差为：式中：th、tf分别为管道起点管道起点与终点温度终点温度，tR为房间温度。2024/4/19 周五325.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算 注意：注意：在工程设计中利用附录53，54计算时，散热量应根据铝塑管采暖辐射板的应用场合应用场合进行调整：管子明装时取表中数值的90%-100%；在天棚下明装取表中数值的70%80%；埋于重混凝土（混凝土密度2000kg/m3，=1.8W/m2 ）楼板或隔墙时，取表中数值的2倍；埋于轻混凝土楼板或隔墙中时，取表中数值的1.11.15倍。2024/4/19 周五335.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算5.3.2 地面辐射板供热量的计算2、毛细管辐射装置的供热量与产品结构、毛细管尺寸、间距、水流量、传热温差、覆盖材料等因素有关；可由厂家提供的性能实验曲线确定。3、电热膜、发热电缆的供热量 由单位面积或单位长度的供热量确定。2024/4/19 周五345.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算5.3.3 辐射采暖系统的水力计算原则上与一般热水采暖系统相同；一般先计算沿程阻力损失和局部阻力损失，再确定总阻力损失；辐射采暖系统常采用小温差小温差、大流量大流量；？(保证处于水平位置加热管管内流速不小于0.25m/s)辐射板的加热管通常采用钢管或铝塑管；钢管的水力计算同一般热水采暖系统。2024/4/19 周五355.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算 铝塑管的水力计算在热媒温度80 时，铝塑复合管沿程比摩阻沿程比摩阻R由附录51确定。当热媒平均温度不等于不等于80时，用下式修正：比摩阻修正系数比摩阻修正系数a由表 52确定热媒平均温度()908070605040比摩阻修正系数0.9811.021.051.081.11铝塑复合管局部阻力损失局部阻力损失由附录52给出的局部阻力系数局部阻力系数计算确定。2024/4/19 周五36铝塑管在水水力计算时应考虑管子的管壁及管厚的制造偏差。用下式来确定管子的计算内径计算内径di：5.3 辐射采暖系统的设计计算辐射采暖系统的设计计算式中：de铝塑管外径，m；de铝塑管外径的充许误差，m；s铝塑管壁厚，m；s铝塑管壁厚的充许误差，m。2024/4/19 周五375.4 电热膜辐射采暖电热膜辐射采暖2024/4/19 周五385.4 电热膜辐射采暖电热膜辐射采暖5.4.1 电热膜辐射采暖1.工作原理：电热膜是一种厚度很小（0.24mm）的半透明聚酯薄膜，由特制的可导电油墨可导电油墨或金属载流条金属载流条经印刷、热压在两层绝缘聚酯薄膜之间。其通电后能均匀发热。2.优缺点：兼有辐射采暖和电采暖优点，无燃烧排放物，便于控制运行简便，舒适；但消耗高品位电能消耗高品位电能。2024/4/19 周五393、电热膜辐射采暖的结构 顶面辐射采暖电热膜应用较多。其安装如下图所示：吊件2被射钉1固定在楼板7上，轻钢龙骨3被吊件2卡吊，电热膜5被饰面板6和隔热层4加紧，饰面板6用自攻螺钉固定在龙骨自攻螺钉固定在龙骨3上。5.4 电热膜辐射采暖电热膜辐射采暖顶面电热膜辐射采暖安装示意图顶面电热膜辐射采暖安装示意图1带尾孔的射钉；2吊件；3轻钢龙骨；4隔热层；5电热膜；6饰面板(石膏板等)；7钢筋混凝土楼板2024/4/19 周五405.4 电热膜辐射采暖电热膜辐射采暖5.4.2 电热膜片数的计算电热膜辐射采暖所需电热膜片数电热膜片数N由下式计算：式中：房间采暖设计热负荷，W；q每一片电热膜的功率，W/片；k考虑供暖方式、电压波动等因素的富余系 数，一般取一般取k0.2。2024/4/19 周五415.5 辐射供冷辐射供冷2024/4/19 周五425.5 辐射供冷辐射供冷一、辐射供冷辐射板的形式 原则上也可有整体式、贴附式、悬挂式等多种形式。既可用于民用空调，也可用于工业建筑降温。目前应用最多是：顶面式辐射板冷却吊顶顶面式辐射板冷却吊顶。顶面式辐射板冷却吊顶顶面式辐射板冷却吊顶的优点：施工安装方便，不影响室内布置。上部供冷，降低垂直温度梯度，避免上热下冷，舒适感好。在欧洲发展迅速欧洲发展迅速。顶面式辐射板冷却吊顶顶面式辐射板冷却吊顶的局限：为防止表面结露，表面温度须高于露点露点，无除湿能力，须结合新风系统。2024/4/19 周五435.5 辐射供冷辐射供冷5.5.1 冷却吊顶(冷却顶板冷却顶板)1、传热形式 包括 辐射辐射和自然对流。自然对流。2、传热比例 取决于顶板的结构型式结构型式及顶板附近的空气流动方式顶板附近的空气流动方式。当吊顶下面的冷辐射面为封闭式，二者比例约为1：1。当吊顶下面的冷辐射面为开敞式开敞式或有贯通的气流通道有贯通的气流通道时，对流换热所占比例要大得多，供冷量也大。2024/4/19 周五445.5 辐射供冷辐射供冷3、冷却顶板的类型 四种典型结构型式：一体式、单元式、镶嵌式、对流式（a）为一体式（b）为单元式(最常见最常见)（c）为镶嵌式冷顶板与水管制成一体顶板与水管制成一体通过传热肋片把水管和金属顶板连接形成一吊顶单元水管以毛细管形式镶嵌吊顶内镶嵌吊顶内，组成一安装单元 2024/4/19 周五455.5 辐射供冷辐射供冷对流式冷却顶板的单元，对流对流换热占换热占80%，辐射20%。其最大供冷量可达230W/m2。对流式冷却顶板对流式冷却顶板的单元1翅片；2Z形支架；3铜管；4铜管弯头2024/4/19 周五465.5 辐射供冷辐射供冷5.5.2 冷却吊顶的水系统 通常与新风系统结合供冷，须同时考虑冷却吊顶冷却吊顶和新风系统新风系统对系统的不同要求。（1）供水温度 为避免吊顶表面结露避免吊顶表面结露，供水温度供水温度相对较高较高。而新风因除湿新风因除湿，供水温度低得多，吊顶表面温度应比室内露点高高1-2。一般冷却吊顶供水温度在14-18，实际设计多采用16，新风供水一般 为6-7。(2)供回水温差：冷却吊顶水系统为2；新风水系统为5。2024/4/19 周五475.5 辐射供冷辐射供冷 典型的冷却吊顶水系统型式冷却吊顶水系统型式1、冷水机组供冷与冷却塔供冷相结合的冷却吊顶的水系统 系统流程：冷水机组制备67 的冷冻水并直接供新风系统使用.67 的冷冻水再经换热器4加热到较高温度(如16)供冷却吊顶使用.室外温度适宜时,停止使用冷冻水,由冷却塔8进行自然供冷.冷水机组供冷与冷却塔供冷相结合冷却吊顶的水系统 1冷却吊顶；2冷水机组蒸发器蒸发器；3冷水机组 冷凝器冷凝器；4换热器；5冷冻水循环泵；6冷却水循环泵；7冷却吊顶系统冷水循环泵；8冷却塔；9膨胀水箱；10压差调节器；11电动阀2024/4/19 周五485.5 辐射供冷辐射供冷2、用混合法制备冷却吊顶冷媒的水系统 系统流程：冷水机组统一供67 的冷冻水的冷冻水,其中一部分直接供新风系统使用.一部分通过三通电动调节阀三通电动调节阀与来自冷却吊顶的回水混合后送入冷却吊顶.其实质为二级泵系统二级泵系统.1冷却吊顶；2冷水机组冷水机组；3冷水机组 冷冻水循环泵；4新风系统循环水泵；5冷却吊顶系统冷水循环泵；6膨胀水箱；7电动阀；8三通电动调节阀三通电动调节阀用混合法制备冷却吊顶冷媒的水系统 2024/4/19 周五495.5 辐射供冷辐射供冷优点：冷却吊顶的供水温度可提高，从而提高机组的性能系数。(但注意，目前冷水机组流量按5温差温差设计，而吊顶供回水温差为2，还应采取图5-23措施。冷水机组可提供13冷冻水，通过三通三通调节阀调节回水量调节阀调节回水量可使供水温度达16。缺点：增加冷源设备和初投资。3、冷却吊顶和新风系统分设冷媒的水系统 2024/4/19 周五50