輻射采暖與輻射供冷.ppt

2020 2 2 1 第五章輻射采暖與輻射供冷 建筑工程學(xué)院市政工程系 2020 2 2 2 主要講述建筑物輻射板分類 輻射采暖及輻射供冷的系統(tǒng)形式及特點 一 本章的主要內(nèi)容 第五章輻射采暖與輻射供冷 二 教學(xué)基本要求 掌握輻射采暖 供冷的定義 輻射板的分類及常用類型 了解輻射采暖系統(tǒng)的形式及特點 掌握輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計要點 了解輻射供冷系統(tǒng)的形式及特點 2020 2 2 3 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 2020 2 2 4 5 輻射采暖 供冷 的定義1 輻射采暖 供冷 指依靠供熱 冷 部件與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的輻射換熱向房間供熱 冷 的方式 2 輻射采暖與對流采暖本質(zhì)區(qū)別 輻射采暖房間各圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平均溫度高于室內(nèi)空氣溫度 而對流采暖與之相反 3 采暖輻射板 用于進行輻射采暖的供熱部件 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 2020 2 2 5 5 1 2輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 1 按與建筑物的結(jié)合關(guān)系分 整體式 貼附式 懸掛式 1 整體式包含埋管式及風(fēng)道式埋管式 將通冷 熱媒的金屬管或塑料管埋在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi) 風(fēng)道式 利用建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的連貫空腔輸送熱媒 埋管式 風(fēng)道式 2020 2 2 6 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 2 貼附式將輻射板貼附于建筑結(jié)構(gòu)表面 貼附于窗下圍護結(jié)構(gòu)的輻射板 隔熱層 加熱管 3 懸掛式 分為單體式和吊棚式 單體式輻射板的形式 2 波狀輻射板 2 平面輻射板 1 供熱 供冷 管 2 擋板 3 隔熱層 4 平面輻射板 5 波狀輻射板 2020 2 2 7 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 吊棚式輻射板常用于輻射供冷 其結(jié)構(gòu)形式如下 1 吊鉤 2 頂棚 3 隔熱層 4 流體管道 5 裝飾孔板 2020 2 2 8 2 輻射板按其安裝位置分 墻面式 地面式 頂面式 樓板式 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 墻面式 窗下式 墻板式 踢腳板式 單面散熱 雙面散熱 外墻式 外墻室內(nèi)側(cè) 間墻式 設(shè)在內(nèi)墻 單面散熱 雙面散熱 2020 2 2 9 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 房間內(nèi)不同位置的采暖輻射板 1 窗下式 2 墻板式 3 地面式 4 踢腳板式 5 頂面式 2020 2 2 10 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 窗下式雙面散熱輻射板 隔熱層 加熱管 窗下式單面散熱輻射板 對流通道管 隔熱層 加熱管 5 1 3輻射采暖的特點圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度高 減少人體的輻射放熱量 舒適度增加 2020 2 2 11 房間豎向溫度較均勻 適合人體舒適性要求 并且室內(nèi)空氣溫度可比對流采暖低1 3 節(jié)能 可充分利用低溫?zé)崦?如地?zé)?太陽能等 所占建筑面積少 房間較美觀 熱惰性大 用于間歇供暖時可減少室內(nèi)溫度波動 不同采暖方式下房間豎向溫度變化 1 熱風(fēng)采暖2 窗下散熱器采暖3 頂面輻射采暖4 地面輻射采暖 5 1輻射采暖 供冷 的定義與輻射板的分類 2020 2 2 12 5 2輻射采暖系統(tǒng) 2020 2 2 13 5 2輻射采暖系統(tǒng) 5 2 1輻射采暖系統(tǒng)的熱媒 1 熱媒種類 輻射采暖熱媒 熱水 首選 溫升慢 混凝土板不易裂縫 可采用集中質(zhì)調(diào)節(jié) 蒸汽 溫升快 易出裂縫 不能集中質(zhì)調(diào)節(jié) 空氣 建筑結(jié)構(gòu)厚度增加 電 板面溫度易控制 調(diào)節(jié)方便 但耗電 應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟論證 2020 2 2 14 5 2輻射采暖系統(tǒng) 2 輻射采暖系統(tǒng)熱媒溫度熱水采暖式根據(jù)熱源和輻射板的類型 分較高溫和較低溫兩類 低溫采暖時盡量利用地?zé)?太陽能等 熱媒溫度選取原則懸掛式金屬輻射板可選較高供水溫度 130 高溫水 埋管式熱媒溫度可比板面溫度高20 40 窗下式可選用較高溫度 如105 混凝土存在熱阻 其表面溫度低于95 間墻式 踢腳式 頂面式和地面式一般低于60 2020 2 2 15 5 2輻射采暖系統(tǒng) 5 2 2采暖輻射板的加熱管加熱管型式與板的位置 尺寸和類型有關(guān) 窗下采暖輻射板的加熱管 a 蛇型管 b 排管 2020 2 2 16 2 踢腳式采暖輻射板 U型管的長度由房間熱負(fù)荷確定 長度可從幾米到十幾米 U型管 5 2輻射采暖系統(tǒng) 2020 2 2 17 5 2輻射采暖系統(tǒng) 3 墻面式采暖輻射板的加熱管 a 用于跨越管的單管系統(tǒng) b 用于雙管系統(tǒng) c 用于垂直雙線系統(tǒng) 2020 2 2 18 5 2輻射采暖系統(tǒng) 4 地面采暖輻射板的加熱管加熱管采用鋁塑復(fù)合管 銅管等 應(yīng)使埋地部分無接頭 a 平行排管式易于布管 板面溫度變化大 適合各種結(jié)構(gòu)地面 b 蛇形排管式板面溫度較均勻 但有一半數(shù)目的彎頭曲率半徑較小 c 蛇形盤管式只有兩個小曲率半徑彎頭 施工方便 2020 2 2 19 5 2輻射采暖系統(tǒng) 1 面層 2 混凝土 3 加熱管 4 錨固卡釘 5 隔熱層和防水層 6 樓板 7 側(cè)面隔熱層 地面采暖輻射加熱管的設(shè)置 2020 2 2 20 5 2輻射采暖系統(tǒng) 地面采暖盤管布置實物圖 2020 2 2 21 5 2輻射采暖系統(tǒng) 5 單體懸掛式采暖輻射板的加熱管懸掛式采暖輻射板的結(jié)構(gòu)應(yīng)使其輻射放熱量不少于總放熱量的60 熱水采暖時 管徑DN20 S 100 200 1 加熱管 2 輻射板 3 隔熱材料 a 加熱管為蛇形 波形輻射板 b 加熱管為排管 平面輻射板 2020 2 2 22 5 2輻射采暖系統(tǒng) 5 2 2輻射采暖系統(tǒng)的管路系統(tǒng)設(shè)計要點系統(tǒng)型式 可采用上供或下供式 也可用單管或雙管系統(tǒng) 窗下輻射板可采用單 雙管式 地面輻射板 頂面及地面 頂面輻射板應(yīng)采用雙管 以利于調(diào)節(jié)和控制 輻射板水平安裝時 管內(nèi)流速不應(yīng)小于0 25m s 以便排氣 并應(yīng)設(shè)置放氣閥與放水閥 在一個采暖系統(tǒng)中 宜采用同種輻射板 否則應(yīng)有可靠的調(diào)節(jié)措施 2020 2 2 23 5 2輻射采暖系統(tǒng) 下供上回式雙管系統(tǒng)中地面 頂面采暖輻射板 1 地面 頂面采暖輻射板 2 供水立管 3 回水立管 4 關(guān)閉 調(diào)節(jié)閥 5 放水閥 地面輻射板采暖板與回水干管連接 1 地面采暖輻射板 2 集氣罐 3 溫度計 4 閥門 5 回?zé)嵩吹幕厮晒?6 來自采暖系統(tǒng)的回水干管 7 旁通管的調(diào)節(jié)閥 8 放水閥 用于一層大廳 與散熱器一起供暖 2020 2 2 24 5 2輻射采暖系統(tǒng) 注意 采暖輻射板本身阻力較大 2 5mH2O 與散熱器采暖系統(tǒng)相比 不易產(chǎn)生水力失調(diào) 不同的輻射板阻力損失相差較大 因而在一個采暖系統(tǒng)中 應(yīng)采用同類輻射采暖板 輻射采暖系統(tǒng)的工作壓力不應(yīng)大于加熱管的最大承壓能力 低溫地板輻射采暖系統(tǒng) 工作壓力不宜大于0 8MPa 2020 2 2 25 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 2020 2 2 26 一 混凝土輻射板的表面溫度1 影響表面溫度的因素 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 5 3 1輻射采暖系統(tǒng)的熱媒 管徑d管間距s埋設(shè)厚度h混凝土的導(dǎo)熱系數(shù) 熱媒溫度房間溫度 即 上述六個變量中有3個 變化范圍不大 鋁塑復(fù)合管其管徑規(guī)格為12 16 16 20 20 25 內(nèi)徑 外徑 可知 在給定的數(shù)據(jù)后 板表面溫度只與管間距S和埋設(shè)厚度h有關(guān) S越小 h越大 板面溫度越均勻 但造價越高 因此 在確定S和h時要作經(jīng)濟分析 2020 2 2 27 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 2 輻射采暖板體溫度場 兩面放熱輻射采暖板中的溫度場和表面溫度變化 實線為等溫線 虛線為熱流線 帶箭頭 熱流線起始于加熱管 終止于板表面 沿不同熱流方向混凝土熱阻是變化的 使得板表面是不等溫面 1 地面 頂面混凝土輻射板 2 加熱管 3 等溫線 4 熱流線 2020 2 2 28 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 3 溫度場的不均勻性輻射板不僅每一加熱管管頂混凝土表面溫度不均勻 沿水的流程混凝土表面溫度也是不均勻和變化的 下圖分別表示三種不同排管形式沿房間進深溫度變化的情況 ts表示表面平均溫度的變化范圍 a 平行排管式板面溫度沿流程逐步降低 b 蛇形排管式板面溫度較均勻 c 蛇形盤管式板面溫度沿流程波動 2020 2 2 29 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 4 板表面溫度的確定考慮因素 衛(wèi)生要求 人的熱舒適性和房間用途 確定標(biāo)準(zhǔn) 我國規(guī)定不太具體 見課本表5 1 P112 俄羅斯對不同采暖輻射板 不同場合的最高允許平均溫度規(guī)定如下 2020 2 2 30 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 可見 按表面最高允許平均溫度的高低排序為 墻面板 頂面板 地面板 此外 俄羅斯還規(guī)定 地面輻射板采暖時各部分溫差不應(yīng)超過10 墻面和窗下板單管系統(tǒng) 供回水溫度可取105 70 雙管取95 70 鋁塑管板最高供水溫度不高于55 2020 2 2 31 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 5 3 2地面輻射板供熱量的計算影響輻射板供熱量因素?zé)崦綔囟?流量 管徑 材質(zhì) 間距 位置 盤管型式 混凝土的導(dǎo)熱系數(shù) 厚度 板表面溫度及分布 背部材料的導(dǎo)熱系數(shù) 厚度等 理論計算較繁瑣 俄羅斯進行的熱工試驗結(jié)果見附錄5 3 5 4 1 每米鋁塑管的散熱量根據(jù)管徑和傳熱溫差計算 傳熱溫差為 式中 th tf分別為管道起點與終點溫度 tR為房間溫度 2020 2 2 32 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 注意 在工程設(shè)計中利用附錄5 3 5 4計算時 散熱量應(yīng)根據(jù)鋁塑管采暖輻射板的應(yīng)用場合進行調(diào)整 管子明裝時取表中數(shù)值的90 100 在天棚下明裝取表中數(shù)值的70 80 埋于重混凝土 混凝土密度 2000kg m3 1 8W m2 樓板或隔墻時 取表中數(shù)值的2倍 埋于輕混凝土樓板或隔墻中時 取表中數(shù)值的1 1 1 15倍 2020 2 2 33 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 5 3 2地面輻射板供熱量的計算2 毛細(xì)管輻射裝置的供熱量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 毛細(xì)管尺寸 間距 水流量 傳熱溫差 覆蓋材料等因素有關(guān) 可由廠家提供的性能實驗曲線確定 3 電熱膜 發(fā)熱電纜的供熱量由單位面積或單位長度的供熱量確定 2020 2 2 34 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 5 3 3輻射采暖系統(tǒng)的水力計算原則上與一般熱水采暖系統(tǒng)相同 一般先計算沿程阻力損失和局部阻力損失 再確定總阻力損失 輻射采暖系統(tǒng)常采用小溫差 大流量 保證處于水平位置加熱管管內(nèi)流速不小于0 25m s 輻射板的加熱管通常采用鋼管或鋁塑管 鋼管的水力計算同一般熱水采暖系統(tǒng) 2020 2 2 35 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 鋁塑管的水力計算在熱媒溫度80 時 鋁塑復(fù)合管沿程比摩阻R由附錄5 1確定 當(dāng)熱媒平均溫度不等于80 時 用下式修正 比摩阻修正系數(shù)a由表5 2確定 鋁塑復(fù)合管局部阻力損失由附錄5 2給出的局部阻力系數(shù)計算確定 2020 2 2 36 鋁塑管在水水力計算時應(yīng)考慮管子的管壁及管厚的制造偏差 用下式來確定管子的計算內(nèi)徑di 5 3輻射采暖系統(tǒng)的設(shè)計計算 式中 de 鋁塑管外徑 m de 鋁塑管外徑的充許誤差 m s 鋁塑管壁厚 m s 鋁塑管壁厚的充許誤差 m 2020 2 2 37 5 4電熱膜輻射采暖 2020 2 2 38 5 4電熱膜輻射采暖 5 4 1電熱膜輻射采暖1 工作原理 電熱膜是一種厚度很小 0 24mm 的半透明聚酯薄膜 由特制的可導(dǎo)電油墨或金屬載流條經(jīng)印刷 熱壓在兩層絕緣聚酯薄膜之間 其通電后能均勻發(fā)熱 2 優(yōu)缺點 兼有輻射采暖和電采暖優(yōu)點 無燃燒排放物 便于控制 運行簡便 舒適 但消耗高品位電能 2020 2 2 39 3 電熱膜輻射采暖的結(jié)構(gòu)頂面輻射采暖電熱膜應(yīng)用較多 其安裝如下圖所示 吊件2被射釘1固定在樓板7上 輕鋼龍骨3被吊件2卡吊 電熱膜5被飾面板6和隔熱層4加緊 飾面板6用自攻螺釘固定在龍骨3上 5 4電熱膜輻射采暖 頂面電熱膜輻射采暖安裝示意圖 1 帶尾孔的射釘 2 吊件 3 輕鋼龍骨 4 隔熱層 5 電熱膜 6 飾面板 石膏板等 7 鋼筋混凝土樓板 2020 2 2 40 5 4電熱膜輻射采暖 5 4 2電熱膜片數(shù)的計算 電熱膜輻射采暖所需電熱膜片數(shù)N由下式計算 式中 房間采暖設(shè)計熱負(fù)荷 W q 每一片電熱膜的功率 W 片 k 考慮供暖方式 電壓波動等因素的富余系數(shù) 一般取k 0 2 2020 2 2 41 5 5輻射供冷 2020 2 2 42 5 5輻射供冷 一 輻射供冷輻射板的形式原則上也可有整體式 貼附式 懸掛式等多種形式 既可用于民用空調(diào) 也可用于工業(yè)建筑降溫 目前應(yīng)用最多是 頂面式輻射板 冷卻吊頂 頂面式輻射板 冷卻吊頂?shù)膬?yōu)點 施工安裝方便 不影響室內(nèi)布置 上部供冷 降低垂直溫度梯度 避免上熱下冷 舒適感好 在歐洲發(fā)展迅速 頂面式輻射板 冷卻吊頂?shù)木窒?為防止表面結(jié)露 表面溫度須高于露點 無除濕能力 須結(jié)合新風(fēng)系統(tǒng) 2020 2 2 43 5 5輻射供冷 5 5 1冷卻吊頂 冷卻頂板 1 傳熱形式包括輻射和自然對流 2 傳熱比例取決于頂板的結(jié)構(gòu)型式及頂板附近的空氣流動方式 當(dāng)?shù)蹴斚旅娴睦漭椛涿鏋榉忾]式 二者比例約為1 1 當(dāng)?shù)蹴斚旅娴睦漭椛涿鏋殚_敞式或有貫通的氣流通道時 對流換熱所占比例要大得多 供冷量也大 2020 2 2 44 5 5輻射供冷 3 冷卻頂板的類型四種典型結(jié)構(gòu)型式 一體式 單元式 鑲嵌式 對流式 a 為一體式 b 為單元式 最常見 c 為鑲嵌式 冷頂板與水管制成一體 通過傳熱肋片把水管和金屬頂板連接形成一吊頂單元 水管以毛細(xì)管形式鑲嵌吊頂內(nèi) 組成一安裝單元 2020 2 2 45 5 5輻射供冷 對流式冷卻頂板的單元 對流換熱占80 輻射20 其最大供冷量可達230W m2 對流式冷卻頂板的單元 1 翅片 2 Z形支架 3 銅管 4 銅管彎頭 2020 2 2 46 5 5輻射供冷 5 5 2冷卻吊頂?shù)乃到y(tǒng)通常與新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合供冷 須同時考慮冷卻吊頂和新風(fēng)系統(tǒng)對系統(tǒng)的不同要求 1 供水溫度為避免吊頂表面結(jié)露 供水溫度相對較高 而新風(fēng)因除濕 供水溫度低得多 吊頂表面溫度應(yīng)比室內(nèi)露點高1 2 一般冷卻吊頂供水溫度在14 18 實際設(shè)計多采用16 新風(fēng)供水一般為6 7 2 供回水溫差 冷卻吊頂水系統(tǒng)為2 新風(fēng)水系統(tǒng)為5 2020