版权为ehvacr.com 地板供冷系统的供冷能力如何,是设计和应用中首先要考虑的问题。
1 地板供冷系统可以减少室内冷负荷
地板供冷系统中地板主要通过辐射和对流作用与房间进行热量交换。平均辐射温度成为影响室内热舒适的重要参数,平均辐射温度和空气温度的共同作用可以用作用温度(Operation temperature)来反映。当室内空气流速较低时(低于0.2m/s)时,平均辐射温度和室内空气温度的差异将小于4℃,此时作用温度近似等于空气温度和平均辐射温度的平均值,这意味着二者对于室内热舒适的影响是同等重要的。由于辐射供冷时室内平均辐射温度的下降,作用温度可降低1~2℃,比之传统空调系统,在相同的热感觉前提下,地板供冷系统可以将室内设计温度提高1~2℃,则其冷负荷比常规系统的冷负荷要低10%~20%.
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2 地板供冷相对于顶板供冷具有更高的辐射角系数
采用地板供冷,相对于天花板供冷而言,其对流换热量较小。但对于辐射供冷系统来说,辐射换热是主要部分,而影响辐射换热的一个重要参数是人体和辐射冷表面之间的角系数。该值的大小取决于人员和冷表面之间的距离以及冷表面的面积。在面积相同时,比之其它冷表面(墙壁,窗户,天花板等),地板对人体有着更高的角系数。一个处于6m×6m房间中央的人员,采取站姿时对地板的角系数为0.37,坐姿时对地板的角系数为0.4.作为对比,人体对天花板的角系数一般仅为0.15~0.20.由此可以看到,地板温度降低1K带来的平均辐射温度的降低相当于把天花板温度降低2.5K.所以虽然地板供冷对流换热量小,但是其辐射换热能力的增强却更加明显。
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3 上升气流和气流扰动可加大对流热交换
冷表面在下,地面附近有一层低温的空气,当遇到人体等热源时,这层空气被加热上升,会增大对流换热。冷地板也可以配合风扇使用,可增大换热能力约15%.
4 置换通风系统可大幅度提高地板供冷的能力
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一般情况下,地板和房间的对流辐射综合换热系数约为7.5W/(m2.K).如果地板表面温度为19℃,房间作用温度为26~27℃ (相当于常规空调下室内设计温度28℃),地板供冷量为53~60W/m2,可满足围护结构保温较好的居住建筑的要求,加上置换通风系统本身也可承担一定的冷负荷,完全可以满足一般建筑的要求。
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需要指出的是,辐射供冷象辐射供暖一样具有“自调节”功能,当室内辐射负荷加大,例如,当日射直射辐射较大时,地板或房间墙壁内表面温度升高,将大幅度提高地板与房间围护结构其余表面的辐射换热量。地板供冷的能力可高达100~150 W/m2.
5 地面结露问题
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当供水温度较低或室内湿度较大时,单一的地板供冷系统地板表面可能结露,此时冷地板承担室内冷负荷的能力将受到削弱,不能满足室内冷负荷的需要。一些标准推荐室内的设计相对湿度上限为60%~70%(ISO 1994;ASHRAE 1992),在室内空气温度26℃时,露点温度相应为17℃~20℃;德国标准规定含湿量的上限为11.5g/kg,露点温度相应为16℃。这表明地板的温度应高于16℃~20℃。另外,当门窗开启时,室外的热湿空气进入,接触到低温地板也容易产生结露现象。
Ehvacr 经减湿处理的置换通风系统的存在可以防止结露。新风的送入有可能使室内维持正压,阻止室外湿空气的进入。另外,置换通风方式的特点之一是可以在地板的表面形成一层空气湖,用一层露点温度较低的比较干燥的空气将地板覆盖,可以阻止室外渗入的热湿空气与低温地板直接接触,同时也可以保证足够低的供水温度,以满足室内冷负荷的需要。
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根据要求的不同,除湿送风也可以使用风机盘管或集中式系统,也可以使用单体的除湿机,可以经过技术经济对比来确定方案。
6 新风与卫生条件
单独采用地板供冷系统时,室内没有新风送入,空气条件要受到影响。增加置换通风系统后,可以由地板供冷系统承担室内显热负荷,置换通风系统送入新风满足人员卫生条件要求以及承担室内湿负荷,从而满足人们对新风的需求。置换通风系统将新风直接送入工作区,较低的新风由于密度较大而沉积在地面附近并扩散到整个室内地面,在地板上形成一层较薄的空气湖,地面冷气流遇到室内的热源(人员及设备)时产生向上的对流,使得新风在热源的浮升作用下向室内上部流动,形成室内空气流动的主导气流。置换通风的一个重要特点是会产生热力分层现象,即会出现一个上部混合区和下部单向流动的清洁区。上部区域是紊乱的混合区,下部区域则为向上的热气流区和周围清洁空气区。清洁空气区的空气参数和送风空气近似相等,与传统的混合通风相比,新鲜空气在工作区得到较好的利用。实验证明,置换通风的换气效率通常介于0.5~0.67之间,通风效率介于100%~200%之间,通风效果要明显优于混合通风。
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7 地板供冷的热舒适性,室内空气温度梯度
目前对于地板供冷/置换通风系统热舒适方面的担忧主要反映在房间的负温度梯度上,认为地板供冷在冬季给人以“头凉脚暖”的感觉符合人体卫生学要求,同一套系统用于夏季供冷将丧失这一优点。