辐射冷顶板供冷量与表面温度的模拟分析
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收 稿 日期 ： ０ ９— ２—１ ２０ ０ ７
一
Байду номын сангаас
肋基 过余 温度 ；
作者简介： 张佩 东 （９ ８ ）男 ， １７ 一 ． 内蒙 乌 兰 察 布 盟 人 ， 理 工 程 师 ， 事 暖 通 设计 工 作 。 助 从
第 ３期
张佩东等 ： 辐射冷顶板 供冷量与表面温度 的模拟分析
７ ３
的 主要 问题 是板 面 易 出现结露 以及 供冷 量较 低等 问
题 。 因此 本文建 立 了辐射 冷顶 板 的传热 数学 模型 来 研究 各个 因 素 对 辐 射 冷 顶 板 温 度 及 供 冷 能 力 的 影 响 ， 提 出制作 冷板 的参 数组 合 。 并
房 间供冷 量划 分 为肋 壁 供 冷 量 和 肋 片供 冷 量 ， 基 肋
浙江建 筑 ， ２ 第 ７卷 ， ３期 ，０ ０年 ３月 第 ２１
Ｚ ｅ ａｇＣ ｎｔ ｃ ｏ ，Ｖ １２ ， ｏ ３ Ｍａ．０ ０ ｈ ｊ ｎ ｏ ｓｕ ｔ ｎ ｏ． ７ Ｎ ． ， ｒ２ １ ｉ ｒ ｉ
辐射 冷顶 板 供 冷 量 与表 面 温 度 的模 拟 分 析
Ｓｉ ｌｔ ｎ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｕａ ｉ ａｙ ｉ ｆＳｕ ｆ ｅ Ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｏ ａ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ Ｃｏ ｌ ｇ Ｃａ ａ ｉ ｆＲａ ｉｔ ｅ Ｐ ｎ ｌ ｏ ｉ ｐ ｃｔ ｏ ｄａ ｉ ａ ｅｓ ｎ ｙ ｖ
目前 ， 辐射 顶板 空调 系统 被认 为是 一种 舒适 、 节
能 的空调 型式 ， 但是 制 约 有 关 辐射 冷 顶板 推 广 应 用
虑 辐射冷 顶板 长度 方 向上 的影 响 （ 及沿 水 流 方 向 ） ，
辐 射冷 顶板 的导热 为 一 维 稳 态导 热 ； 将 辐 射 冷 顶 ④
板 表面划 分 为两部 分 ： 管道下 方 的视 为肋 壁 ， 道之 管 间宽度 ２ 的面板 看作 肋 片 ， 就是把 辐 射冷顶 板 向 也
Ｑ ２＝２￣ Ａ ｔ（ ） ／ Ａ 。 ｍ１ ｈ
式 中 ：一 肋 片 的复合 换热 系数 （ ｍ ℃ ） Ｗ／ ・ ；
肋 片端 面散热 周 长 ；
～
（） ２
模 型假设 ： 辐 射 冷 顶 板 为 单 面 换 热 （ 表 面 ① 上
绝 热 ） ② 肋端 温度 梯度 为 ０， ； 即无肋 端 散 热 ； 不考 ③
Ａ 肋 片 端 面面积 （ ； 一 ｍ ）
联立 以上方 程可求 解辐射冷板 的各种供冷参数 。
１ ３ 模 拟 试 验 工 况 ．
Ａ 沿肋 片方 向 的导热 系数 （ ｍ ・ ） 一 Ｗ／ ℃ 。 （ ）冷 板 向房 间传 递 冷量模 型 的 建立 。 ３ 在采用辐射冷顶板 的空调系统 中室内空气 的流速较
（） ３ （） ４
出的对流表面传热系数公式计算对流换热量 。
ｑ ：ｈ （ ｃ ｃｔ ｔ ） 一 ｈ ＝ Ｆ ＋２ １ （。 ｔ ） ｃ ．３ ｔ 一
管 内对流换 热 热阻 （ ・ ／ ） ｍ ＫＷ ；
￡ 出 水 温 度 （ ） 一 ℃ ；
尺 ～ 管壁 导热 热 阻 （ ・ ／ ） ｉ ＫＷ ； ｎ Ｒ ～ 板壁 导热 热阻 （ ・ ／ 。 ｍ Ｋ Ｗ）
（ ）肋片传热计算 ： ２ 肋基导人两侧肋 片的冷量为 ：
图 １ 辐 射 冷 顶 板 传 热 单 元
小， 可按照 自 然对流换热看待 ， 按照 Ｊｏ ｇ ｎ ｕ ｍ 提 ｅｎ ｄＭ ｍ ａ ａ
选取辐射冷顶板的尺寸为 ： Ｘ宽 ＝２ｍ× ． 长 ０３ ｍ。 ２ 辐 射冷 顶 板表 面 温度 和单 位 面积 供冷 量 的影 响
因素 主要 为 ： 嵌 在 辐 射 冷 顶 板 内水 管 内 径 （ ） 镶 ｄ 、 板 材 的厚度 （ ） 管 间距 （ ） 室 内设计 温 度 （ 、 ｓ 、 Ｌ 、 ｔ） 外
温 度 （… ） 照肋 壁 内表面 温度 计算 。 ｔ 按
１ ２ 数 学 模 型 ．
１ 辐 射 冷 板模 型 的 建 立
１ １ 物 理 模 型 ．
（） １ 冷媒 传到 管壁 的冷量 ： Ｑ 。＝ ［ ｔ ２ ／ （ ＋ｔ） ２一ｔ ］ （ ／ 。＋Ｒ ：＋Ｒ ）（ ） ３ １
式 中 ： ． 肋 壁 内表 面 温度 （ ） ｔｘ ｍ一 ℃ ； ｔ 进 水温 度 （ ） 一 ℃ ；
一
辐 射冷 板 的板 面 尺 寸 ： Ｘ宽 ＝２ｍ Ｘ ． ２ｍ。 长 ３ ０
水 管 沿金属 板 的长 度 方 向 以蛇 形 布 置 ， 板 连 接 形 管 式 为挤 压连 接 ， 照 以上所 述 辐射冷 顶板 的结 构 ， 按 可 以把整个 辐射 冷顶 板看 成是 图 １传热 单元 的复 合 。
张佩 东 ， 常 虹
ＺＨＡＮＧ ｉｄ ｎ Ｐｅ— ｏ ｇ， ＣＨＡＮ Ｇ Ｈｏ ｇ ｎ
（ ． 国联 合 工程 公 司 ， １中 浙江 杭 州 ３０ ２ ；． 州 市 城 乡 建 设 设 计 院 有 限 公 司 ， 江 杭 州 ３ ０ ０ １０ ２ ２ 杭 浙 １０４）
摘
要： 以冷 顶 板 的 传 热 单 元 为 研 究 对 象 ， 建立 了冷 顶 板 室 内传 热 过 程 的 数 学 模 型 ， 析 了 管 板 布 局 、 外 空 气 计 算 参 数 、 分 室 室
内空 气 设 计参 数 、 间外 墙 数 和 窗 墙 面 积 比 、 冻 水 量 以及 水 温 对 冷 顶 板 供 冷 能 力 以 及 表 面 温 度 均 匀 性 的 影 响 ， 到 了 提 高 辐 射 房 冷 得
板供冷量的途径。
关键词： 辐射 供 冷 ； 射 供 冷 量 ； 面 温 度 ； 拟 分析 辐 表 模 中 图 分 类 号 ： Ｕ ３ ． ７ Ｔ ８ １３ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８—３０ （ ００）３— ０ ２— ４ １０ ７７ ２ １ Ｏ ０ ７ ０
一
Байду номын сангаас
肋基 过余 温度 ；
作者简介： 张佩 东 （９ ８ ）男 ， １７ 一 ． 内蒙 乌 兰 察 布 盟 人 ， 理 工 程 师 ， 事 暖 通 设计 工 作 。 助 从
第 ３期
张佩东等 ： 辐射冷顶板 供冷量与表面温度 的模拟分析
７ ３
的 主要 问题 是板 面 易 出现结露 以及 供冷 量较 低等 问
题 。 因此 本文建 立 了辐射 冷顶 板 的传热 数学 模型 来 研究 各个 因 素 对 辐 射 冷 顶 板 温 度 及 供 冷 能 力 的 影 响 ， 提 出制作 冷板 的参 数组 合 。 并
房 间供冷 量划 分 为肋 壁 供 冷 量 和 肋 片供 冷 量 ， 基 肋
浙江建 筑 ， ２ 第 ７卷 ， ３期 ，０ ０年 ３月 第 ２１
Ｚ ｅ ａｇＣ ｎｔ ｃ ｏ ，Ｖ １２ ， ｏ ３ Ｍａ．０ ０ ｈ ｊ ｎ ｏ ｓｕ ｔ ｎ ｏ． ７ Ｎ ． ， ｒ２ １ ｉ ｒ ｉ
辐射 冷顶 板 供 冷 量 与表 面 温 度 的模 拟 分 析
Ｓｉ ｌｔ ｎ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｕａ ｉ ａｙ ｉ ｆＳｕ ｆ ｅ Ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｏ ａ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ Ｃｏ ｌ ｇ Ｃａ ａ ｉ ｆＲａ ｉｔ ｅ Ｐ ｎ ｌ ｏ ｉ ｐ ｃｔ ｏ ｄａ ｉ ａ ｅｓ ｎ ｙ ｖ
目前 ， 辐射 顶板 空调 系统 被认 为是 一种 舒适 、 节
能 的空调 型式 ， 但是 制 约 有 关 辐射 冷 顶板 推 广 应 用
虑 辐射冷 顶板 长度 方 向上 的影 响 （ 及沿 水 流 方 向 ） ，
辐 射冷 顶板 的导热 为 一 维 稳 态导 热 ； 将 辐 射 冷 顶 ④
板 表面划 分 为两部 分 ： 管道下 方 的视 为肋 壁 ， 道之 管 间宽度 ２ 的面板 看作 肋 片 ， 就是把 辐 射冷顶 板 向 也
Ｑ ２＝２￣ Ａ ｔ（ ） ／ Ａ 。 ｍ１ ｈ
式 中 ：一 肋 片 的复合 换热 系数 （ ｍ ℃ ） Ｗ／ ・ ；
肋 片端 面散热 周 长 ；
～
（） ２
模 型假设 ： 辐 射 冷 顶 板 为 单 面 换 热 （ 表 面 ① 上
绝 热 ） ② 肋端 温度 梯度 为 ０， ； 即无肋 端 散 热 ； 不考 ③
Ａ 肋 片 端 面面积 （ ； 一 ｍ ）
联立 以上方 程可求 解辐射冷板 的各种供冷参数 。
１ ３ 模 拟 试 验 工 况 ．
Ａ 沿肋 片方 向 的导热 系数 （ ｍ ・ ） 一 Ｗ／ ℃ 。 （ ）冷 板 向房 间传 递 冷量模 型 的 建立 。 ３ 在采用辐射冷顶板 的空调系统 中室内空气 的流速较
（） ３ （） ４
出的对流表面传热系数公式计算对流换热量 。
ｑ ：ｈ （ ｃ ｃｔ ｔ ） 一 ｈ ＝ Ｆ ＋２ １ （。 ｔ ） ｃ ．３ ｔ 一
管 内对流换 热 热阻 （ ・ ／ ） ｍ ＫＷ ；
￡ 出 水 温 度 （ ） 一 ℃ ；
尺 ～ 管壁 导热 热 阻 （ ・ ／ ） ｉ ＫＷ ； ｎ Ｒ ～ 板壁 导热 热阻 （ ・ ／ 。 ｍ Ｋ Ｗ）
（ ）肋片传热计算 ： ２ 肋基导人两侧肋 片的冷量为 ：
图 １ 辐 射 冷 顶 板 传 热 单 元
小， 可按照 自 然对流换热看待 ， 按照 Ｊｏ ｇ ｎ ｕ ｍ 提 ｅｎ ｄＭ ｍ ａ ａ
选取辐射冷顶板的尺寸为 ： Ｘ宽 ＝２ｍ× ． 长 ０３ ｍ。 ２ 辐 射冷 顶 板表 面 温度 和单 位 面积 供冷 量 的影 响
因素 主要 为 ： 嵌 在 辐 射 冷 顶 板 内水 管 内 径 （ ） 镶 ｄ 、 板 材 的厚度 （ ） 管 间距 （ ） 室 内设计 温 度 （ 、 ｓ 、 Ｌ 、 ｔ） 外
温 度 （… ） 照肋 壁 内表面 温度 计算 。 ｔ 按
１ ２ 数 学 模 型 ．
１ 辐 射 冷 板模 型 的 建 立
１ １ 物 理 模 型 ．
（） １ 冷媒 传到 管壁 的冷量 ： Ｑ 。＝ ［ ｔ ２ ／ （ ＋ｔ） ２一ｔ ］ （ ／ 。＋Ｒ ：＋Ｒ ）（ ） ３ １
式 中 ： ． 肋 壁 内表 面 温度 （ ） ｔｘ ｍ一 ℃ ； ｔ 进 水温 度 （ ） 一 ℃ ；
一
辐 射冷 板 的板 面 尺 寸 ： Ｘ宽 ＝２ｍ Ｘ ． ２ｍ。 长 ３ ０
水 管 沿金属 板 的长 度 方 向 以蛇 形 布 置 ， 板 连 接 形 管 式 为挤 压连 接 ， 照 以上所 述 辐射冷 顶板 的结 构 ， 按 可 以把整个 辐射 冷顶 板看 成是 图 １传热 单元 的复 合 。
张佩 东 ， 常 虹
ＺＨＡＮＧ ｉｄ ｎ Ｐｅ— ｏ ｇ， ＣＨＡＮ Ｇ Ｈｏ ｇ ｎ
（ ． 国联 合 工程 公 司 ， １中 浙江 杭 州 ３０ ２ ；． 州 市 城 乡 建 设 设 计 院 有 限 公 司 ， 江 杭 州 ３ ０ ０ １０ ２ ２ 杭 浙 １０４）
摘
要： 以冷 顶 板 的 传 热 单 元 为 研 究 对 象 ， 建立 了冷 顶 板 室 内传 热 过 程 的 数 学 模 型 ， 析 了 管 板 布 局 、 外 空 气 计 算 参 数 、 分 室 室
内空 气 设 计参 数 、 间外 墙 数 和 窗 墙 面 积 比 、 冻 水 量 以及 水 温 对 冷 顶 板 供 冷 能 力 以 及 表 面 温 度 均 匀 性 的 影 响 ， 到 了 提 高 辐 射 房 冷 得
板供冷量的途径。
关键词： 辐射 供 冷 ； 射 供 冷 量 ； 面 温 度 ； 拟 分析 辐 表 模 中 图 分 类 号 ： Ｕ ３ ． ７ Ｔ ８ １３ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８—３０ （ ００）３— ０ ２— ４ １０ ７７ ２ １ Ｏ ０ ７ ０