輻射板采暖房間熱舒適性影響因素分析

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摘要：遠(yuǎn)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(shè)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(jì)算程序，做出房間的PMV、PPD分布圖，對(duì)上述因素對(duì)熱舒適性的影響進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：輻射板熱舒適影響因素

  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)需要討論的問題，本文采用文獻(xiàn)[1]中的數(shù)學(xué)模型對(duì)這一問題進(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)這一問題進(jìn)行了討論。計(jì)算中所采用的房間尺寸：開間×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呤雇鈮?、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。但從整體來看，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度一定時(shí)，無論是輻射板長(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