辐射板采暖房间热舒适性影响因素分析

 

0引言远红外电热辐射板供暖系统由辐射板和温控器构成。工作时，辐射板表面最高温度可达80℃以上，房间围护结构内表面以及家具表面的温度也比对流采暖时有所升高，这样就提高了平均辐射温度。而辐射板安装方式、室外空气温度以及户型的大小将影响到房间平均辐射温度的分布，这对热舒适性的影响如何是一个需要讨论的问题，本文采用文献[1]中的数学模型对这一问题进行了研究。以下分析中，人体的活动强度按站着休息计算，即新陈代谢率为M=69.78W/m2(1.2met)。1辐射板长边方向不同时房间的热舒适性辐射板的长边可能垂直于房间的进深布置，也可能平行于进深布置，两种情况下平均辐射温度tmrt分布有所不同。下面讨论这两种情况下房间的热舒适性。本文计算中所采用的房间如下：尺寸：开间×进深×层高=3.9m×5.1m×2.8m围护结构：490mm红砖墙体，传热系数k=1.27W/(m2·℃)单框双玻塑钢窗，长×宽＝2.1m×1.4m，传热系数kw=2.5W/(m2·℃),每米窗缝隙渗入室内的空气量Ls=0.5m3/(m·h)辐射板尺寸：长×宽=2.4m×0.4m室内空气温度设为18℃，室外温度为-26℃表1辐射板长边垂直或平行于房间进深的PMV、PPD最值与均值PMV最大值PMV最小值ΔPMVPPD最大值（％）PPD最小值（％）PPD平均值（％）垂直于进深0.5159－0.36460.880510.565756.1415平行于进深0.4979-0.40.897910.181456.1253如图1、2所示，辐射板长边方向不同，PMV、PPD等值线所构成的形状有所不同，但在两种情况下，PMV分布都比较均匀，房间内绝大多数位置的PPD在10%以内。而且从表1可以看出，两种情况下PMV、PPD的极值与均值非常接近。即室内空气温度相同时，无论辐射板长边垂直于进深还是平行于进深，整体上，房间具有基本相同的热舒适性。2不同室外温度下辐射板采暖房间的热舒适性当室外温度tw不同时，辐射板的供热量会有所不同，辐射板表面平均温度以及房间围护结构内表面温度也会有所不同，这样就会影响到房间的热舒适性。本文以室外温度为-26℃，-19℃，-9℃三种情况对这一问题进行了讨论。计算中所采用的房间尺寸：开间×进深×层高=3.9m×5.1m×2.8m；辐射板尺寸：长×宽=2.4m×0.4m；室内空气温度设为18℃。表2不同室外温度下辐射板采暖房间的PMV、PPD最值与均值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从图3~5可以看出，在三个不同的冬季室外温度下，辐射板采暖房间的PMV分布都比较均匀，房间内绝大多数位置的PPD在10%以内。从表2可以看出随着室外温度的升高，最大与最小PMV的差值和PPD平均值都稍有减小，这是因为室外温度的升高使外墙、外窗内表面温度升高，同时还减小了供热量，使辐射板表面平均温度降低，这样就降低了辐射板下方的偏热程度以及外墙、外窗附近的偏冷程度，使PMV、PPD分布更加均匀。但总的来看，在三个不同的室外温度下，PMV、PPD的极值与均值相差很小，可以认为当室内空气温度相同时，不同室外温度下，辐射板采暖房间具有基本相同的热舒适性。3不同户型辐射板采暖房间的热舒适性户型的不同会使房间热平衡方程组中各表面之间的角系数、人体与房间各表面之间的角系数不同，影响到平均辐射温度tmrt的分布，从而影响房间PMV与PPD指标的分布。本文以四种户型为例，讨论了室内温度一定时，不同户型辐射板采暖房间的热舒适性。户型一：开间×进深×层高=3.9m×5.1m×2.8m，窗长×窗宽=2.1m×1.4m户型二：开间×进深×层高=3.3m×5.1m×2.8m，窗长×窗宽=1.8m×1.4m户型三：开间×进深×层高=3.3m×3.9m×2.8m，窗长×窗宽=1.5m×1.4m户型四：开间×进深×层高=4.2m×3.9m×2.8m，窗长×窗宽=2.1m×1.4m各户型均为490mm红砖墙体，传热系数k=1.27W/(m·℃)；外窗为单框双玻塑钢窗，传热系数kw=2.5W/(m2·℃),每米窗缝隙渗入室内的空气量Ls=0.5m3/(m·h)；辐射板尺寸：长×宽=2.4m×0.4m；室内空气温度设为18℃，室外计算温度为-26℃。经计算，得到各户型的PMV、PPD分布图。表3不同户型辐射板采暖房间的PMV、PPD最值与均值PMV最大值PMV最小值ΔPMVPPD最大值（％）PPD最小值（％）PPD平均值（％）户型一0.5159-0.36460.880510.565756.1415户型二0.4418-0.42330.86519.072555.7991户型三0.4281-0.2860.71418.822255.3235户型四0.4735-0.230.70359.681755.8459如图6~9所示，四种不同户型辐射板采暖房间的PMV分布都比较均匀，房间内绝大多数位置的PMV在-0.5~+0.5之间，PPD在10%以内。从表3可以看出，随着户型的减小，PPD的最大值与平均值略有减小，小户型房间的平均辐射温度分布比大户型均匀，因而使其PPD分布更加均匀。但总的来看，四种户型的PMV、PPD的极值与均值相差不大，尤其是房间各位置的PPD平均值相差不到一个百分点，因此可以认为当室内空气温度相同时，不同户型辐射板采暖房间具有大体相同的热舒适性。4结论对于辐射板长边垂直于进深和平行于进深布置两种情况，PMV、PPD等值线所构成的形状有所不同；随着室外温度的升高，辐射板采暖房间各个位置的冷热程度更加均匀一些；小户型房间PPD的最大值与平均值比大户型房间略小，热舒适性更加均匀。但从整体来看，当室内空气温度一定时，无论是辐射板长边的方向，还是冬季室外温度的不同，抑或户型的差异，对房间热舒适性的影响都不大，可以认为当室内空气温度相同时，辐射板采暖房间内会形成基本相同的热舒适性。参考文献1赵立华，张泓森，李丽.辐射板采暖房间冬季室内计算温度探讨.山东：辐射供暖技术交流会，2003(a)PMV(b)PPD图1辐射板长边垂直于房间进深布置的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图2辐射板长边平行于房间进深布置的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图3℃时辐射板采暖房间PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图4℃时辐射板采暖房间PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图5℃时辐射板采暖房间PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图6户型一的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图7户型二的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图8户型三的PMV、PPD分布(a)PMV(b)PPD图9户型四的PMV、PPD分布