电热幕供暖系统改革

1工程概况及革新方案

   1.1工程概况以北京市某办公建筑的大堂为探讨对象，其建筑面积为295m2，建筑层高为7.5m，建筑外围护结构为玻璃（陶瓷）幕墙（传热系数K=2.5W/（m2#e）），内隔墙为混凝土砌块（K=0.3W/（m2#e））。大堂夏季空调设计温度为26e，空调系统夏季间歇运行（07：00）17：00运行，下班后及周六、日均停止运行）。

大堂基本空调方式：夏季采用Y次回风系统集中送风供冷，空调风机额定风量15000m3/h，风机电动机功率11kW；冬季采用地板辐射供暖系统供暖为主、Y次回风系统集中送风供暖为辅的空调方式。地板辐射换热器采用PEX管，管外径20mm，壁厚2mm，回字形布置，管间距为300mm，整个大堂共设有3组集/分水器、9支水环路（见图1，2）。

   1.2系统节能革新方案

  可以看出，北京地区夏季（6月1日至8月31日）室外空气温度超过30e的时间并不长，平均相对湿度也较南方地区低，加之大堂的空调设计冷负荷主要是显热负荷，凝露的可能性相对较小，有采用地板辐射供冷的条件。

为此，本探讨在原有地板辐射供暖水系统的基础上作适当革新，以适应地板辐射供冷供暖的需要。即在原有供水干管L1上串接Y电动三通阀（起到混水阀的作用）和水泵（电动机功率1kW）。夏季供冷工况，将来自集中供冷站的7e空调冷水通过电动三通阀与地板辐射供冷系统的回水混合，达到适宜的供水温度供给地板辐射系统；同时将原有的定风量Y次回风送风系统加设风机变频器，以使空调风机低频运行向大堂供必要的新风，以满足室内空气质量的要求并承担室内的潜热负荷，防止地面结露（此时空调风机的电动机功率约为3kW）。冬季供暖工况，通过供水干管L1的旁通管向地板辐射系统供热水，Y次回风系统小风量运行向大堂供必要的新风。

   1.3夏季工况实验

   1.3.1基本实验方案及目的由此可见，大堂夏季显热负荷为15~20kW.为此，本探讨的基本实验方案考虑如下：1）大堂空气温度控制在24.5~26.5e.2）关闭空调送风系统；地板辐射换热器定流量运行，考察供水温度变化（12~18e）对地板表面温度、房间空气温度的影响；同时，考察间歇供冷方式对地板表面温度及房间空气温度的影响。

   1.3.2实验条件

   1）考虑到地板具有Y定的蓄热能力，在实验开始前，系统进行预冷运行，预冷运行期为2009年7月15日至8月15日。

   2）系统实验期为2009年8月16）31日，采用间歇供冷方式。

   1.3.3测点布置及数据采集实验期间重点监测了地板辐射供冷系统各分/集水器的供/回水温度（测点12~16）、水流量、地板表面温度（测点1~4）、玻璃幕墙与建筑内墙1.1m高处内表面温度（测点5~11）、大堂两侧距离地面1.7m处空气温度（测点17，18），以及空调送/回风口温度（测点19，20）.测点布置，温度传感器均为铜2康铜热电偶，并利用34970A巡检仪采集各温度测点数据。

   另外，在大堂中央距离地面0.1m处布置了Y个相对湿度测点，采用温湿度计监测房间相对湿度，每20min采集Y个数据；同时，还在前台距地面1.5m处布置了Y个黑球温度计。水流量通过超声波流量计检测。

   2实验结果分析

   2.1凝露情况

   从夏季供冷工况实验结果可以看出，在送风系统关闭、仅地板辐射供冷系统运行的条件下，改变供水温度（12~18e），大堂空气温度基本维持在24.6~26.5e、相对湿度维持在60%左右~78%左右，地板表面温度均高于露点温度，无凝露现象。结果Y方面验证了计算结果，即办公建筑大堂的潜热负荷较小；同时在某种程度上也说明间歇供冷可以降低凝露的可能性。

   另外，随着供水温度的升高，地板辐射换热器的供冷能力不断降低，供冷能力约为20~37W/m2.2.2供水温度变化对地板表面温度及大堂空气温度的影响图7a，b为地板辐射供冷系统运行时间为07：00）17：30、供水温度分别为12e和13e、其他条件同表1时的实验结果。当供水温度分别为12，13e时，地板辐射换热器供回水温差约为3~3.5e；大堂建筑经过Y夜的升温，早晨开始供冷1h后地板表面温度逐渐降低，供冷6h后地板表面温度下降1.5e，随后趋于稳定，此时地板表面温度和大堂内空气温度之差为3e；17：30地板辐射供冷系统停止运行，5h后，地板表面温度开始逐渐升高。实验期间尽管室外空气温度波动较大，但大堂内空气温度仍比较稳定。

   地板辐射供冷系统运行时间为09：00）17：30、供水温度分别为14e和15e、其他条件同表时的实验结果。当供水温度分别为14，15e时，地板辐射换热器供回水温差约为2.5~3e；同样，供冷1h后地板表面温度开始逐渐降低，供冷3h后地板表面温度降至-低点（温降为1.5e），随后趋于稳定；地板表面温度与大堂内空气温度相差约2~3e；17：30地板辐射供冷系统停止运行，5h后，地板表面温度开始逐渐升高。

   地板辐射供冷系统运行时间分别为08：00）17：00和09：00）17：30、供水温度分别为17e和18e、其他条件同表1时的实验结果。此时，由于系统供水温度的升高，地板辐射换热器的供冷能力明显下降，地板表面温度的降低幅度也较小。

   2.3作用温度、平均辐射温度与空气温度在采用地板辐射供冷供暖系统供冷时，辐射和对流换热共同发生作用，由于冷辐射地板的存在，在辐射作用下室内其他围护结构内表面的温度也相应降低，增强了人体的辐射散热量，在保持相同室内温度时，人的实际感觉要比以对流换热为主的供冷方式舒适得多。因此不能单Y地以室内温度或辐射强度来衡量或评价供冷的效果，需要通过作用温度和平均辐射温度来对室内供冷效果进行评价。

   作用温度（实感温度）是指在Y个假想的由等温黑体表面构成的封闭空间里，人体与周围的辐射和对流换热量之和与在实际房间里的换热量相同时空间内的均匀温度。根据测得的周围空气温度及黑球温度，通过式（1）进行校正，可获得室内热环境的作用温度。to=Atg+（1-A）tn（1）式中to为作用温度，e；A为与黑球温度计周围空气流速及黑球直径相关的系数；tg为黑球温度计内置的温度传感器所测得的温度，e；tn为黑球温度计周围的空气温度，e.本实验中所采用的黑球温度计的黑球直径为150mm，黑球温度计附近空气流速小于0.3m/s，根据文献，A值取1.05.平均辐射温度是指假设在Y个由绝热黑体表面构成的封闭空间里，人体与周围的辐射换热量与在Y个实际房间里的辐射换热量相同时封闭空间的表面平均温度.当室内风速小于0.4m/s、且平均辐射温度低于50e时，作用温度可近似表示为平均辐射温度tr与室内空气温度的算术平均值：to=tr+tn2（2）

   在计算出作用温度后，室内平均辐射温度可通过式（2）得出。以实验2的实验数据为例，作用温度、房间平均辐射温度、室内外空气温度及舒适性人体体表温度（36.5e）之间的关系中可以看出，作用温度、房间平均辐射温度、室内空气温度随时间的变化规律-相同，在14：00室外温度-高时，作用温度、房间平均辐射温度和室内空气温度-为接近。在该实验条件下，房间平均辐射温度比舒适性人体体表温度约低10~15e，比室内空气温度约低3e；同时，作用温度即人体的实感温度较室内空气温度约低1~2e.这Y实验结果说明了地板辐射供冷系统的节能性。

  3结论

  3.1在北京地区的办公建筑大堂采用地板辐射供冷供暖的方式具有较好的效果，当地板辐射换热器的供水温度高于12e时，地板表面凝露的可能性很小。

  3.2该革新方案较现在常用的Y次回风集中送风供冷的空调方式节省风机输送动力50%左右以上，具有较好的舒适性和显著的节能性，同时还可减少风系统的Y次投资，提高系统的利用率。

  3.3采用地板辐射供冷供暖系统供冷时，在保持相同舒适感的前提下，室内设计温度可以比采用以对流换热为主的传统空调系统高1~2e，说明地板辐射供冷系统有较好的节能效果。