1、课题名称：课题名称：低温地板辐射供冷的试验研究低温地板辐射供冷的试验研究指导老师：高理福指导老师：高理福负责学生：唐莹负责学生：唐莹 任梦一任梦一 李攀李攀 吕柯聪吕柯聪 课题简介 地板辐射供冷技术地板辐射供冷技术 定义定义:利用热泵等制冷技术制备冷水，冷水通过循环泵在地板中的冷利用热泵等制冷技术制备冷水，冷水通过循环泵在地板中的冷盘管中循环，地板降温后均匀地向室内辐射冷量，使室内温度降到需盘管中循环，地板降温后均匀地向室内辐射冷量，使室内温度降到需要的温度。要的温度。背景背景:随着世界经济的发展，能源的产出与消耗之间的矛盾日益突出。随着世界经济的发展，能源的产出与消耗之间的矛盾日益突出。我国
2、是世界上人口众多，能源相对贫乏的国家之一，人均能源占有量我国是世界上人口众多，能源相对贫乏的国家之一，人均能源占有量仅为世界平均水平的仅为世界平均水平的40，但能源消耗量到但能源消耗量到2003年已占世界消耗量年已占世界消耗量的的10，总量已居世界第二位。目前，工业耗能、交通耗能和建筑，总量已居世界第二位。目前，工业耗能、交通耗能和建筑耗能已经成为我国能源消耗的的主要部分。建筑能耗伴随着建筑总量耗能已经成为我国能源消耗的的主要部分。建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高，呈急剧上升趋势，因此的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高，呈急剧上升趋势，因此格外受到重视。建筑节能
3、作为缓解能源危机的重要途径已经势在必行。格外受到重视。建筑节能作为缓解能源危机的重要途径已经势在必行。采用地板辐射供冷采用地板辐射供冷,降低了围护结构内表面温度降低了围护结构内表面温度,加大了人体辐射散热加大了人体辐射散热量量,特别是地板辐射供冷没有冷气流的感觉特别是地板辐射供冷没有冷气流的感觉,没有噪声没有噪声,避免了传统空调避免了传统空调因吹风引起的不适。因而对于夏季不设空调的建筑因吹风引起的不适。因而对于夏季不设空调的建筑,地板辐射供冷提地板辐射供冷提供了一种节能、舒适、经济、健康的降温方式。结合国内外的研究和供了一种节能、舒适、经济、健康的降温方式。结合国内外的研究和工程实例工程实例,
4、指出地板辐射供冷在我国推广的可能性。指出地板辐射供冷在我国推广的可能性。地板辐射供冷系统结构国内外研究现状国内外研究现状：低温辐射地板供冷，地板辐射供冷的研究还处于初始阶段，低温辐射地板供冷，地板辐射供冷的研究还处于初始阶段，相对滞后于辐射采暖。主要原因在于地板供冷在上世纪相对滞后于辐射采暖。主要原因在于地板供冷在上世纪90年代以前，被绝大多数人认为是不可行的。年代以前，被绝大多数人认为是不可行的。其原因主要有这样几点其原因主要有这样几点：（1）对结露问题的疑虑；）对结露问题的疑虑；（2）认为在舒适性方面，有悖于）认为在舒适性方面，有悖于“脚暖头冷脚暖头冷”的要的要求；求；（3）认为冷表面在下
5、，对流传热弱，冷量会大大）认为冷表面在下，对流传热弱，冷量会大大小于顶板供冷。小于顶板供冷。国内国外研究现状国外国外：地板低温辐射供暖问题的地板低温辐射供暖问题的研究由来已久研究由来已久,早在早在20世世纪纪50年代年代Sehutrum和和Humphreys就在实验室就在实验室作了均匀环境、不均匀环作了均匀环境、不均匀环境和不同地面装修情况的境和不同地面装修情况的热工实验热工实验;里昂法国国家里昂法国国家应用科学学院热能中心对应用科学学院热能中心对有关课题也进行了长期的有关课题也进行了长期的理论和实验研究。我国的理论和实验研究。我国的研究人员自研究人员自80年代以来也年代以来也对地板供热及供冷
6、技术进对地板供热及供冷技术进行了模型测试及研究行了模型测试及研究,这这些研究工作对辐射供暖的些研究工作对辐射供暖的推广起到了巨大作用推广起到了巨大作用,同同时对地板辐射供冷的研究时对地板辐射供冷的研究起到了铺垫和促进作用。起到了铺垫和促进作用。国内国内：山东建筑工程学院和南京山东建筑工程学院和南京师范大学以王子介教授为师范大学以王子介教授为首较早的开始进行这方面首较早的开始进行这方面的研究。的研究。北京建筑工程学院也建立北京建筑工程学院也建立了地板辐射供冷暖置换了地板辐射供冷暖置换通风系统的试验台，对此通风系统的试验台，对此项技术在北京地区的可行项技术在北京地区的可行性进行了分析和论证，实性进
7、行了分析和论证，实际证明这种系统完全能够际证明这种系统完全能够达到室温要求，在节省能达到室温要求，在节省能耗和运行费用方面具有明耗和运行费用方面具有明显的优势。显的优势。已有的工程实例已有的工程实例 法国主要从法国主要从20世纪世纪80年代开始推广使用地板辐射供冷年代开始推广使用地板辐射供冷,用用于各类舒适性降温于各类舒适性降温;日本松山太阳公园艺术博物馆也采用日本松山太阳公园艺术博物馆也采用了地板辐射供冷的方式了地板辐射供冷的方式,同时辅以建筑屋顶撒水来减少热同时辅以建筑屋顶撒水来减少热负荷负荷;瑞士推出运用新型的高效保温窗技术并装配柔和顶瑞士推出运用新型的高效保温窗技术并装配柔和顶板制冷的
8、建筑板制冷的建筑,其制冷方式主要是依靠设置在天棚中的水其制冷方式主要是依靠设置在天棚中的水管低温差辐射管低温差辐射,其天棚以其天棚以19 的温度冷辐射为夏季制冷的温度冷辐射为夏季制冷,室内温度均匀舒适。室内温度均匀舒适。水温对室温的影响图示水温对室温的影响图示低温地板辐射供冷的优势 合理性合理性 到20世纪末主流观点认为，地板辐射供冷在技术上不合理的理由为比顶部供冷能力低及脚冷导致舒适感下降。通过试验研究我们认识到，与顶部供冷相比，地面与人之间的辐射传热角系数更大，并且在人体周围，由于人体的加热作用，也加强了冷气流向L的流动。地板辐射供冷的面积远大于顶部供冷，因此地板辐射供冷与顶供冷的供冷能力
9、差距并不大。至于脚冷，只要控制好地板表面温度，很容易解决。欧洲从1998年开始，建设了一些地板辐射供冷暖工程，包括德国柏林议会大楼、丹麦哥本哈根歌剧院、瑞士鲁加诺别墅小区等。近年来，亚洲一些工程也采用了这一技术，例如泰国曼谷国际机场。实践证明，这种技术完全可行。节能性节能性 地板辐射供冷系统的冷水机组供水温度为巧，与常规空调系统冷水机组供水温度5相比，制冷性能系数提高38%，节能效果可观。地板辐射供冷系统没有风机，耗电量下降，室内安静。研究表明，地板辐射供冷系统比常规空调系统节能30%-40%，例如美国劳伦斯伯克里实验室在使用美国全境各地气象参数对商用建筑进行模拟试验得出结论，地板辐射供冷系统
10、比常规空调系统节能30%。另一项研究表明，在单位建筑面积冷负荷为20一60W/mZ时，置换通风系统加地板辐射供冷系统与常规变风量空调系统相比，节能20%一50%，与常规定风量空调系统相比节能40%一60%舒适性舒适性 同地板辐射供暖一样，只要采用合适的布管形式，合理设置填充层厚度且厚度均匀，地板辐射供冷系统地板表面温度的均匀性可完全得到保证。地板辐射供冷系统的冷盘管布管密度比地板辐射供暖系统高，因此地面温度更为均匀，环境更为舒适。地板上方只要有微弱的气流，室内水平和竖直方向的温度分布就非常均匀。试验表明，人体受地板表面及墙体温度影响很大，当循环水平均温度为13，地表面温度为18，室内温度为2，
11、此时人体的实感温度为20，这个温度足以使人感到舒适 本课题的特色和主要创新点本课题的特色和主要创新点 低温地板辐射供暖系统目前已是相当成熟的技术，目前在全国得到广泛的推广，但目前不能解决夏季供冷的问题，其问题的关键是夏季地板供冷系统的结露问题。本课题的主要目的是通过一系列的试验研究，来解决结露问题，这是本课题的特色。本课题的创新点在于：首次将室外温度、室内温度、空气湿度、空气露点温度结合起来，设计一套多参数控制系统来解决这一问题。拟采取的研究方法、技术路线或研究方案拟采取的研究方法、技术路线或研究方案 本课题采用试验研究的方法，利用建环实验室已有的地板辐射供暖系统，将介质由热介质换为冷介质，冷
12、介质的温度受露点的制约，为保证供冷的效果，采用变流量方式来弥补冷介质温度不能太低的问题；同时，结合室外温度变化情况，综合考虑负荷的变化、露点温度的变化，适量调节供水温度和供水量，达到室内供冷符合设计要求，同时避免室内结露。辐射供冷的发展趋势及建议辐射供冷的发展趋势及建议(1)辐射供冷系统应该与置换通风或者其他空调相结合，互相取长补短。特别是蒸发冷却与辐射供冷相结合的半集中式空调系统由于采用了零费用的蒸发冷却技术，符合国家节能减排的政策，有着广阔的市场前景。因此，目前蒸发冷却与辐射末端相结合的半集中式空调系统已成为业内关注的研究热点；(2)采用辐射供冷与置换通风系统相结合时，辐射供冷承担室内显热
13、复合；置换通风承担新风的潜热负荷和湿负荷。但是冷负荷分配是个关键的问题，有待于继续研究讨论；(3)采用辐射供冷系统时，除湿是个关键问题。随着除湿技术的发展，辐射供冷将呈现更多的形式，其供冷能力也将大幅度的提高。结束语结束语 低温地板辐射供冷系统与常规供冷方式相比，具低温地板辐射供冷系统与常规供冷方式相比，具有高效节能、舒适、便于热量计量和收费等优点，有高效节能、舒适、便于热量计量和收费等优点，其应用日益广泛。随着国民经济的高速发展和城其应用日益广泛。随着国民经济的高速发展和城镇人民生活水平的不断提高，人们对室内环境质镇人民生活水平的不断提高，人们对室内环境质量有了更高的要求，即空气的清新卫生，温度舒量有了更高的要求，即空气的清新卫生，温度舒适宜人等，加之新型材料的引进、能源结构的调适宜人等，加之新型材料的引进、能源结构的调整，建筑节能以及按户计量供冷收费制度的实施，整，建筑节能以及按户计量供冷收费制度的实施，特别是随着特别是随着“以塑代钢以塑代钢”技术的发展，使得低温地技术的发展，使得低温地板辐射供冷技术日益完善，成为一种具有发展前板辐射供冷技术日益完善，成为一种具有发展前途的新型供冷方式。途的新型供冷方式。
