毛细管辐射末端不同施工方式换热模型与换热量限值分析.pdf

文档介绍：毛细管辐射末端不同施工方式换热模型与换热
量限值分析
中国建筑东北设计研究院周慧鑫1
同济大学暖通空调及燃气研究所杨洁张旭

摘要:建立了毛细管网在不同施工方式下结构层换热的数学模型,通过设定不同边界条件,利
用数值计算方法求解得到换热表面热流与温度计算结果,以此数据从防结露与舒适性两方面得
到了四种典型施工方式冬、夏季换热表面温度与换热量限值。结果表明,四种典型施工方式中
地面瓷砖面层方式结露风险性最大,地面施工方式夏季供冷应取防结露要求与舒适性要求限值
最大值。
关键词:毛细管辐射末端;防结露;舒适性;换热量限值

0 引言
毛细管辐射末端空调是近些年来新兴的一种水媒介辐射空调末端形式,它是由管径为 3~5mm、
管间距在 10mm~40mm 的无规共聚聚丙烯(PPR)管构成。与传统空调方式相比,毛细管辐射空调
弥补了以对流散热为主的不利因素,避免了对流空调方式吹风感等人体不适的因素,具有较高的舒
适性;除此之外,毛细管辐射空调采暖所需热水温度较低(28℃~35℃)、供冷所需冷水温度较高
(16℃~18℃),为低品位冷热源的利用提供可能。
毛细管辐射末端因其结构具有轻、薄、单位换热面积大等特点,按照冬、夏季供热、供冷的不
同需要,有着灵活多样的建筑结合方式和施工方式。在实际应用中,毛细管空调末端夏季供冷时,
当供冷表面温度低于表面附近的室内空气露点温度易发生结露现象,结露的发生一方面会造成地面
或吊顶表面潮湿,引起饰面层发霉、脱落,影响建筑使用,潮湿表面也会引起细菌等微生物的繁殖,
对室内人体健康造成不利影响[1]-[2];另一方面,冬季毛细管末端用于地面供热时,地面温度应符合
舒适性最大值限定要求,夏季供冷时过低的地面表面温度也会影响人体舒适性造成“下冷上热”的不
舒适感,在满足供冷表面不结露的前提下,同样需要考虑舒适性最低温度限值。因而,基于防结露
和舒适性两方面的原因,不同施工方式下毛细管辐射末端供热、供冷存在最大值,即换热量限值。
据此,本文对不同施工方式下毛细管末端换热过程建立数学模型,根据防结露和舒适性两方面
分析毛细管在不同施工方式下冬夏季换热量的极限值,从而为该技术的应用与推广提供理论和数据
上的支持。
1 换热物理模型与数学模型
物理模型
本文对吊顶直接抹灰、吊顶石膏板抹灰、地面湿法+瓷砖面层、地面湿法+地毯面层四种典型施
工方式进行讨论,其物理结构可分为吊顶 a,b 两种形式及地面 c 一种形式,如图 1。几种典型实际
施工方式虽然构造有所差别,但毛细管网在不同材料中的换热过程均可看作是毛细管网在多层材料
中的导热换热、构造层上下表面与环境间辐射和对流换热过程。据此,可将 a,b,c 三种施工构造
抽象为图 1 中所示的 d 多层结构的物理模型,利用导热模型设定不同的边界条件、结构层材料与厚
度以表示不同结构形式和施工方式。

周慧鑫,男,1986 年 1 月生,助理工程师;110006 沈阳市和平区光荣街 65 号中国建筑东北设计研究院;
电话:[phone];E-mail: zhouzhouhx@
吊顶直接抹灰施工结构吊顶石膏板抹灰施工结构地面湿法+面层施工结构
a b c
毛细管结构楼板石膏