司　強(qiáng)　 徐國(guó)英　 張小松

(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院, 南京 210096)

為了提供符合標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)舒適環(huán)境,建筑物的空調(diào)系統(tǒng)需要消耗大量能源．隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們對(duì)舒適環(huán)境的需求越來(lái)越高,建筑能耗占到了總能耗的26%．目前,具有高舒適性和能效的輻射空調(diào)系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于新型商業(yè)建筑和公寓[1]．

輻射空調(diào)的高能效受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注.Hao等[2]研究了結(jié)合干燥劑除濕下冷吊頂?shù)哪芎?發(fā)現(xiàn)耦合系統(tǒng)在熱濕氣候下與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比,通過(guò)采用蒸發(fā)冷源可以節(jié)能80%,同時(shí)能為居住者提供更高的舒適性[3-4],其中一個(gè)重要原因是輻射空調(diào)能大幅度減少室內(nèi)吹風(fēng)感．由于輻射空調(diào)僅處理室內(nèi)顯熱負(fù)荷,室內(nèi)的濕負(fù)荷需要單獨(dú)的除濕系統(tǒng)來(lái)處理．因此,為了提高室內(nèi)舒適性同時(shí)防止結(jié)露,室內(nèi)濕度控制對(duì)于輻射空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)十分重要．對(duì)于防結(jié)露的研究主要集中于控制策略和輻射板的結(jié)露特性,Song等[5]提出了結(jié)合除濕通風(fēng)來(lái)預(yù)防結(jié)露的輻射地板系統(tǒng),并提出系統(tǒng)對(duì)于負(fù)荷變化的響應(yīng)能力需要改進(jìn)．Tang等[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了金屬輻射板的結(jié)露現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)一定壓力下冷凝水的溫度低于相應(yīng)壓力下飽和溫度的差值,即過(guò)冷度(SCD)低于3 ℃時(shí),輻射板表面形成結(jié)露所需的時(shí)間超過(guò)10 h．Xia等[7]對(duì)輻射吊頂結(jié)合送風(fēng)設(shè)備的綜合系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)概念、傳熱特性、結(jié)露控制、能耗和舒適性等多方面的研究．Zhang等[8]實(shí)驗(yàn)研究了安裝傾斜鋁翅片的懸浮金屬輻射板的制冷和供暖性能,并得出了輻射和對(duì)流傳熱處理的負(fù)荷比例．

輻射誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)是一種輻射空調(diào)和送風(fēng)的新型耦合系統(tǒng),具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、容易控制和更有效防止結(jié)露等優(yōu)勢(shì)[9-10]．本文研究了作為輻射誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)末端的輻射誘導(dǎo)器的結(jié)露現(xiàn)象．從理論上分析了開(kāi)孔輻射板表面附近結(jié)露和對(duì)流的相似性,將結(jié)露過(guò)程中通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析得出的傳質(zhì)系數(shù)回歸成舍伍德數(shù)和瑞利數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式．通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了輻射誘導(dǎo)器在不同工況下的臨界結(jié)露溫度和結(jié)露速率,從而得出對(duì)輻射誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的響應(yīng)和改變室內(nèi)熱環(huán)境速度的要求．據(jù)此研究輻射誘導(dǎo)空調(diào)在普通辦公室,即非穩(wěn)態(tài)環(huán)境下的啟動(dòng)和運(yùn)行特性,并依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出優(yōu)化的啟動(dòng)控制策略．

1　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1　系統(tǒng)描述

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建于6.5 m×6 m×2.6 m 的辦公室內(nèi)．墻面為蒸壓加氣混凝土砌塊,表面為薄抹灰．地板為擠塑聚苯乙烯保溫板．北墻裝有采光窗．圖1為輻射誘導(dǎo)空調(diào)的末端設(shè)備輻射誘導(dǎo)器．實(shí)驗(yàn)室內(nèi)共裝有8臺(tái)輻射誘導(dǎo)器且均可以獨(dú)立控制,本文選用面積為2 m2的4臺(tái)進(jìn)行研究．該設(shè)備的箱體上部接靜壓箱,內(nèi)部有誘導(dǎo)風(fēng)道、混合室和底部的開(kāi)孔輻射板等部件．開(kāi)孔輻射板上安裝有換熱盤(pán)管．輻射誘導(dǎo)器除了以水為工質(zhì)的普通輻射空調(diào)運(yùn)行模式外,還有以空氣為工質(zhì)的全空氣運(yùn)行模式．其運(yùn)行原理為,來(lái)自空氣處理機(jī)組的一次風(fēng)通過(guò)靜壓箱的條形噴嘴送入混合室內(nèi),從而在噴嘴和混合室入口之間形成負(fù)壓,誘導(dǎo)室內(nèi)回風(fēng)通過(guò)輻射板兩側(cè)的誘導(dǎo)回風(fēng)口通過(guò)誘導(dǎo)風(fēng)道進(jìn)入混合室內(nèi)與一次風(fēng)混合．由于一次風(fēng)與室內(nèi)誘導(dǎo)回風(fēng)混合后還要與輻射板換熱,因此相比誘導(dǎo)比(誘導(dǎo)進(jìn)混合室的室內(nèi)回風(fēng)量與一次風(fēng)量之比)在3～5左右的冷梁系統(tǒng),輻射誘導(dǎo)器采用了誘導(dǎo)比在1以下的條形噴口,從而保持了混合空氣與輻射板的換熱溫差,同時(shí)減少了送風(fēng)阻力和噪音．混合空氣與開(kāi)孔輻射板換熱后通過(guò)輻射板上的送風(fēng)孔進(jìn)入室內(nèi)．

圖1　輻射誘導(dǎo)器剖面圖

圖2為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),除了安裝于辦公室內(nèi)的輻射誘導(dǎo)器外,系統(tǒng)還包括空氣處理機(jī)組和采用非共沸混合制冷劑的雙蒸發(fā)器制冷機(jī)組,該機(jī)組制冷時(shí)可提供7～17 ℃的冷凍水．機(jī)組內(nèi)安裝有低溫蒸發(fā)器和高溫蒸發(fā)器,兩者可以分別連接至需要較低溫度冷凍水的分段式空氣處理機(jī)組和需要較高溫度冷凍水的輻射誘導(dǎo)器的換熱盤(pán)管．并且通過(guò)閥門(mén)切換，可以將通過(guò)高溫套管式蒸發(fā)器和低溫套管式蒸發(fā)器連續(xù)蒸發(fā)換熱所得的低溫冷凍水連續(xù)通過(guò)分段式空氣處理機(jī)組的表冷段和輻射誘導(dǎo)器的換熱盤(pán)管,同時(shí)達(dá)到冷卻除濕的效果．

1.2　數(shù)據(jù)采集

對(duì)于房間內(nèi)存在溫度分層的空調(diào)系統(tǒng),為保證室內(nèi)人員的舒適性要求,需要對(duì)2 m以下工作區(qū)內(nèi)人員的頭部和腳踝處的溫度加以控制．其中腳踝和頭部的高度分別為0.1和1.7 m,人員坐下時(shí)頭部的高度一般為1.1 m．實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了4根直桿(直桿1～直桿4)并每根設(shè)置12個(gè)測(cè)點(diǎn),以測(cè)量各工況下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)豎直溫度分布,包括高度為0.1,1.1,1.7 m和3種高度之間各3個(gè),以及距開(kāi)孔輻射板150 mm的3個(gè)．對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的壁面溫度分別取工作區(qū)高度2 m 以下3種高度測(cè)量．地面和天花板分別設(shè)有4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)．溫度傳感器采用型號(hào)為PT-100熱電偶,具體測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)高度如圖3所示．

1—輻射誘導(dǎo)器;2—空氣處理機(jī)組;3—雙蒸發(fā)器制冷機(jī)組;4—膨脹水箱;5—空氣處理機(jī)組循環(huán)水泵;6—輔助電加熱器;7—電子流量控制閥;8—末端循環(huán)水泵;9—上部回風(fēng)口;10—下部回風(fēng)口;11—回風(fēng)負(fù)壓風(fēng)機(jī);V1～V11—閥門(mén)

圖2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖

圖3　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)點(diǎn)分布

對(duì)于輻射誘導(dǎo)器開(kāi)孔輻射板的結(jié)露工況及其附近的熱環(huán)境,采用露點(diǎn)傳感器測(cè)試露點(diǎn)溫度．當(dāng)室內(nèi)溫度進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),用吸水紙采集1 h內(nèi)輻射板表面形成的露水，并用精度為0.01 g的電子分析天平稱重，以測(cè)量結(jié)露速度．由結(jié)露速度和露點(diǎn)傳感器所得環(huán)境空氣下和輻射板表面溫度下的水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)可計(jì)算得出傳質(zhì)系數(shù),通過(guò)傳質(zhì)系數(shù)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可得出傳質(zhì)分析所需的舍伍德數(shù)Shc.

2　理論分析

2.1　熱質(zhì)傳遞的類比

結(jié)露現(xiàn)象是一個(gè)傳熱傳質(zhì)過(guò)程，為了得出各無(wú)因次量綱之間的關(guān)系，本文對(duì)其進(jìn)行理論分析.設(shè)平行于紙平面的輻射誘導(dǎo)器的開(kāi)孔輻射板部件長(zhǎng)度為L(zhǎng).當(dāng)輻射板表面溫度Tp,i小于露點(diǎn)溫度Td時(shí)，發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象.由于干冷空氣密度大于熱濕空氣，干冷空氣會(huì)沉降而熱濕空氣會(huì)上升.因此結(jié)露過(guò)程同時(shí)受送入室內(nèi)混合空氣的強(qiáng)制對(duì)流及熱量和質(zhì)量擴(kuò)散帶來(lái)的綜合浮力所引起自然對(duì)流的影響.設(shè)環(huán)境氣溫為T(mén)∞，環(huán)境水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω∞；輻射板表面某節(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)i，水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ωi.假設(shè)忽略平面上不可壓縮流體的自然對(duì)流層流的黏性耗散，并假設(shè)流體性質(zhì)不變.在布辛涅斯克近似(Boussinesq approximation)簡(jiǎn)化條件下所得如下質(zhì)量守恒、沖量守恒和能量守恒以及水蒸氣質(zhì)量守恒的控制方程[11]：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，v為空氣速度,m/s;ρ為密度,kg/m3;p為壓力,Pa;μ為動(dòng)力黏度,Pa·s;g為重力加速度, m/s2；α為擴(kuò)散系數(shù)，m2/s;D為質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)，m2/s;t為時(shí)間.

空氣密度的變化ρi-ρ∞表征了環(huán)境空氣和輻射板表面之間溫濕度差的聯(lián)合作用，該作用決定了對(duì)流流動(dòng)產(chǎn)生的浮力.在給定的高度下壓力對(duì)空氣密度的影響可以忽略，但是需要考慮溫度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化時(shí)影響的線性項(xiàng)，即

ρ∞-ρ=ρβ(T-T∞)+ρβ*(ω-ω∞)

(5)

式中，β為空氣體積膨脹系數(shù)；β*為空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化時(shí)的膨脹系數(shù).表達(dá)式為

(6)

由于全空氣模式下的輻射誘導(dǎo)器僅以空氣為工質(zhì)，因此控制方程中可將路易斯數(shù)(流體的擴(kuò)散系數(shù))近似看作為1，即Le=1[12].熱量和質(zhì)量轉(zhuǎn)移類比可由無(wú)量綱分析推導(dǎo)所得.

首先將方程(2)中的壓力項(xiàng)分離為對(duì)流區(qū)域內(nèi)的氣流動(dòng)壓pm和靜壓ph兩部分.然后將各項(xiàng)無(wú)因次化，并將方程(5)中的密度項(xiàng)線性化后，將控制方程轉(zhuǎn)換成無(wú)因次形式，即

(7)

(8)

(9)

(10)

θ(τ,X,Y)=ω(τ,X,Y)

(11)

Nu=Sh

(12)

又因?yàn)棣?ω，無(wú)因次動(dòng)量守恒方程(8)可轉(zhuǎn)化為

(13)

根據(jù)控制方程和邊界初始條件，θ和Gr可反映綜合浮力效應(yīng)θGr，因而可將熱質(zhì)耗散的綜合浮力效應(yīng)產(chǎn)生的對(duì)流計(jì)算轉(zhuǎn)換成通用的對(duì)流計(jì)算.因此，結(jié)露過(guò)程和舍伍德數(shù)的關(guān)系與對(duì)流過(guò)程和努塞爾特?cái)?shù)的關(guān)系相同.

熱量和質(zhì)量轉(zhuǎn)移類比可由式(12)表示，其中

(14)

(15)

式中，h為對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2·K)；k為導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；hm為傳質(zhì)系數(shù)，mm/s.

大多數(shù)傳熱相關(guān)關(guān)系式中，努塞爾特?cái)?shù)與瑞利數(shù)之間的關(guān)系通常用如下冪函數(shù)表示[14-16]：

Nu=CRan

(16)

Ra=GrPr

(17)

(18)

式中，C為冪函數(shù)系數(shù).結(jié)露時(shí)舍伍德數(shù)也可以用瑞利數(shù)的冪函數(shù)表示，即

Sh=CRan

(19)

在對(duì)流傳熱中，空氣密度的變化僅受溫度影響.但是，由式(5)可以看出，在發(fā)生結(jié)露時(shí)，空氣密度同時(shí)受溫度和濕度的影響.

2.2　傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算

開(kāi)孔輻射板表面的結(jié)露速率可由實(shí)驗(yàn)得出.傳質(zhì)系數(shù)作為影響結(jié)露速率的重要參數(shù)可由2種方法得出.

1) 由于輻射板表面的結(jié)露速率m可由傳質(zhì)系數(shù)表示為

m=hmρ∞(ω∞-ωi)

(20)

因此，傳質(zhì)系數(shù)可由下式求得：

(21)

另外，由Nu=Sh和Le=1可得結(jié)露時(shí)劉易斯關(guān)系式為

(22)

式中，ρa(bǔ)，cp,a為空氣的密度和比熱.

2) 在環(huán)境溫度與輻射板表面附近飽和空氣之間的焓差中包含了對(duì)流換熱的動(dòng)力，因此傳質(zhì)系數(shù)也可由輻射板的能量平衡關(guān)系式求得，即

(23)

式中，qt為輻射誘導(dǎo)器的總換熱量，W；qc為輻射誘導(dǎo)器的對(duì)流換熱量，W；qr為輻射誘導(dǎo)器的輻射換熱量，W；i∞為環(huán)境空氣焓值，kJ/kg;ii為輻射極表面空氣焓值kJ/kg.qt可由雙蒸發(fā)器制冷機(jī)組所提供的冷凍水的供回水溫差求得，即

qt=ερwcp,wG(Tout-Tin)-ql

(24)

式中，ε為空氣處理機(jī)組換熱器換熱效率；cp,w為冷冰水比熱，J/(kg·℃);Tin,Tout為冷冰室進(jìn)、出口溫度；ql為風(fēng)管沿程熱損，W.由于空氣處理機(jī)組與實(shí)驗(yàn)室僅相隔一面墻，一次送風(fēng)管很短，風(fēng)管內(nèi)一次風(fēng)溫度幾乎不變，因此ql忽略不計(jì).其中輻射換熱量qr可根據(jù)斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann law)由輻射板表面及其周圍環(huán)境計(jì)算求得.

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1　結(jié)露速率與傳質(zhì)分析

3.1.1結(jié)露速率和傳質(zhì)系數(shù)

相比傳統(tǒng)輻射板,輻射誘導(dǎo)器在開(kāi)孔輻射板附近形成的空氣層使其在相同條件下結(jié)露溫度更低,因而具有更好的防結(jié)露性能,其結(jié)露溫度主要受一次風(fēng)溫度和一次風(fēng)量的影響[9]．當(dāng)輻射誘導(dǎo)器在結(jié)露工況下運(yùn)行時(shí),定義結(jié)露速率為發(fā)生結(jié)露時(shí)結(jié)露表面單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生露珠的質(zhì)量．首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究輻射誘導(dǎo)器的開(kāi)孔輻射板在結(jié)露情況下的傳熱能力,從而測(cè)得傳熱性能隨過(guò)冷度的變化．圖4為傳熱能力隨著過(guò)冷度變化的曲線圖．可以看出,當(dāng)一次風(fēng)量不變時(shí)輻射板表面溫度下降,總傳熱量隨之增加．這是由于輻射板附近的飽和濕空氣與環(huán)境空氣之間的焓差隨過(guò)冷度增加．輻射板的總傳熱量隨著過(guò)冷度的增加由100 W/m2增加至接近200 W/m2,這是因?yàn)槠渲泻艽笠徊糠謧鳠崃繒?huì)用于維持結(jié)露產(chǎn)生的露珠從而造成浪費(fèi)．隨著送風(fēng)量的增加,傳熱量的變化規(guī)律相似．但是最高傳熱量出現(xiàn)在低一次風(fēng)量和高過(guò)冷度的狀態(tài)下,可見(jiàn)室內(nèi)熱環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,影響輻射板換熱性能的主要是一次風(fēng)溫度．

圖4　傳熱能力隨著過(guò)冷度變化曲線圖

本文采用傳質(zhì)的相關(guān)性來(lái)分析輻射板表面的結(jié)露速率．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將在環(huán)境溫度34 ℃、相對(duì)濕度65%時(shí)輻射板表面的結(jié)露相關(guān)參數(shù)整理如圖5和圖6所示．從圖5可以看出,傳質(zhì)系數(shù)隨著過(guò)冷度增加而略有上升．并且隨著一次風(fēng)量上升,結(jié)露速率上升幅度逐漸增加．圖6顯示結(jié)露速率隨著過(guò)冷度近似線性增長(zhǎng)．與傳質(zhì)系數(shù)相似,其上升幅度也隨著一次風(fēng)量上升而逐漸增加．對(duì)于輻射空調(diào)的結(jié)露預(yù)防和控制策略來(lái)說(shuō),結(jié)露速率是一個(gè)基本參數(shù),它直接影響輻射板表面露珠對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響程度．在室內(nèi)熱環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),大風(fēng)量更容易產(chǎn)生高結(jié)露速率,使得系統(tǒng)的控制難度增加．

圖5　傳質(zhì)系數(shù)與過(guò)冷度之間的關(guān)系

圖6　結(jié)露速率與過(guò)冷度之間的關(guān)系

3.1.2傳質(zhì)分析

用于描述傳質(zhì)系數(shù)的無(wú)因次項(xiàng)包括瑞利數(shù)Ra、舍伍德數(shù)Sh和施密特?cái)?shù)Sc.不同尺寸的輻射板的傳質(zhì)系數(shù)和相對(duì)空氣密度變化可以用無(wú)因次瑞利數(shù)Ra和舍伍德數(shù)Sh表述.由于對(duì)輻射誘導(dǎo)器來(lái)說(shuō)，空氣為唯一工質(zhì)，因此舍伍德數(shù)Sh和施密特?cái)?shù)Sc之間的關(guān)系在此不予討論.本文采用實(shí)驗(yàn)采集法和平衡計(jì)算法得出傳質(zhì)系數(shù).實(shí)驗(yàn)采集法的舍伍德數(shù)記為Shc，平衡計(jì)算法的舍伍德數(shù)記為Shb.Shb由式(24)求得的hm代入式(15)得出.圖7給出了舍伍德數(shù)Sh和瑞利數(shù)Ra的關(guān)系曲線.由回歸分析得出舍伍德數(shù)Sh和瑞利數(shù)Ra之間為冪函數(shù)關(guān)系，這與對(duì)流過(guò)程中的奴塞爾特?cái)?shù)Nu和瑞利數(shù)Ra相似，即

Sh=0.180 3Ra0.340 1

(25)

對(duì)比以上2種傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者吻合較好，誤差最大為15.3%.通過(guò)結(jié)露采集方法所得出的傳質(zhì)系數(shù)大部分小于通過(guò)能量平衡關(guān)系式所得的傳質(zhì)系數(shù)，這是由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在未能完全采集輻射板表面的結(jié)露場(chǎng)合，另外在計(jì)算過(guò)程中將劉易斯數(shù)Le近似為1.該結(jié)果一方面驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，另一方面驗(yàn)證了傳質(zhì)類比Nu=Sh的正確性.

圖7　舍伍德數(shù)Sh和瑞利數(shù)Ra的關(guān)系曲線

3.2　系統(tǒng)啟動(dòng)特性

為了測(cè)試輻射誘導(dǎo)空調(diào)的啟動(dòng)特性并優(yōu)化運(yùn)行策略,本文采集了不同工況下室內(nèi)空氣溫度和圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的變化過(guò)程，并與傳統(tǒng)的輻射空調(diào)進(jìn)行對(duì)比,從而分析得出系統(tǒng)啟動(dòng)和響應(yīng)的特性．

圖8和圖9為夏季工況下普通輻射空調(diào)模式和輻射誘導(dǎo)模式下室內(nèi)空氣和各圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面平均溫度隨時(shí)間的變化過(guò)程．安裝于相鄰兩間同規(guī)格實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的2種系統(tǒng)均以實(shí)驗(yàn)中穩(wěn)定狀態(tài)、相同室外環(huán)境下達(dá)到相同室內(nèi)熱環(huán)境(28 ℃,65%)時(shí)的控制參數(shù)下運(yùn)行．2種工況系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí),天花板處溫度下降速度較快,一段時(shí)間后變化趨勢(shì)逐漸平穩(wěn)．同時(shí),其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度均在輻射和對(duì)流換熱的作用下逐漸降低．普通輻射空調(diào)模式在室內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定的過(guò)程中溫度下降的速度越來(lái)越慢,到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間在6 h以上．輻射誘導(dǎo)模式下系統(tǒng)通過(guò)輻射板上送風(fēng)孔的送風(fēng)強(qiáng)制對(duì)流換熱,與其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和室內(nèi)空氣溫度下降速度之間的差異比普通輻射空調(diào)模式?。貏e是室內(nèi)空氣,先于其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面與誘導(dǎo)送風(fēng)對(duì)流換熱,其溫度下降速度甚至高于圍護(hù)結(jié)構(gòu)．大幅縮短的啟動(dòng)時(shí)間意味著大幅減少了室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)之前的能耗．

圖8　普通輻射空調(diào)模式各溫度變化

圖9　輻射誘導(dǎo)空調(diào)模式各溫度變化

圖10為不同工況下2種模式的啟動(dòng)時(shí)間匯總圖．對(duì)于普通輻射空調(diào)模式,輻射板進(jìn)水溫度從16 ℃減少到8 ℃,其啟動(dòng)時(shí)間減少了0.8 h,而相對(duì)最長(zhǎng)將近7 h的啟動(dòng)時(shí)間來(lái)說(shuō)變化幅度并不大．對(duì)于輻射誘導(dǎo)模式,一次風(fēng)量越大,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間越短．一次風(fēng)量達(dá)到650 m3/h以上時(shí),啟動(dòng)時(shí)間大幅度縮短,這是因?yàn)檫M(jìn)入室內(nèi)的風(fēng)速過(guò)大,直接與工作區(qū)內(nèi)的空氣強(qiáng)制對(duì)流換熱,通過(guò)溫度傳感器可采集到該劇烈溫度的變化．另一方面一次風(fēng)溫度的變化對(duì)啟動(dòng)時(shí)間的影響不大．不同一次風(fēng)量下,隨著溫度從12 ℃增加到16 ℃,啟動(dòng)時(shí)間的變化幅度在0.5 h以內(nèi)．結(jié)合圖9可看出,在穩(wěn)定狀態(tài)下,由于熱惰性,負(fù)荷變化對(duì)于室內(nèi)熱環(huán)境的改變幅度同樣較小且緩慢,改變一次風(fēng)溫度時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)能力足以滿足室內(nèi)舒適性,但是實(shí)際效果還需進(jìn)一步測(cè)試．由于在穩(wěn)定狀態(tài)不宜采用較大且變化幅度大的風(fēng)量,因此通過(guò)保持一次風(fēng)量來(lái)控制一次風(fēng)溫度．

圖10　各工況2種模式的啟動(dòng)時(shí)間匯總圖

4　結(jié)論

1) 當(dāng)在一定一次風(fēng)量下輻射板表面溫度下降時(shí),總傳熱量隨之增加．最高傳熱量出現(xiàn)在低一次風(fēng)量和高過(guò)冷度的狀態(tài)后．傳質(zhì)系數(shù)隨著過(guò)冷度增加而略有上升，并且隨著一次風(fēng)量上升,其上升幅度逐漸增加．

2) 結(jié)露速率隨著過(guò)冷度近似線性增長(zhǎng)．在室內(nèi)熱環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,結(jié)露速率隨風(fēng)量增大．

3) 普通輻射空調(diào)模式與輻射誘導(dǎo)模式下室內(nèi)熱環(huán)境變化規(guī)律相似,但是誘導(dǎo)輻射模式可以大幅度縮短進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間．且一次風(fēng)量越大,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間越短．根據(jù)各工況下的啟動(dòng)階段時(shí)間可知,在未發(fā)生結(jié)露的前提下,室內(nèi)熱環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定時(shí)采用較低溫度的低風(fēng)量一次風(fēng)更為合理．如果出現(xiàn)結(jié)露,則優(yōu)先控制能產(chǎn)生較快響應(yīng)速度的一次風(fēng)量．

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