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地板辐射供冷与置换通风复合系统的研究与应用摘要：地板辐射供冷与置换通风复合系统（下文简称复合系统）作为一种新兴的空调系统逐渐进入暖通工作者的视野，并被应用于部分建筑中，取得了不错的效果。
本文对地板辐射供冷、置换通风及复合系统的研究背景、意义、现状以及应用进行综述，为该领域的研究提供参考。
关键词：地板辐射供冷；置换通风；复合系统1背景及意义建筑室内环境是人们生存时间最长的环境之一，室内环境品质在人们的生活生产中扮演着极其重要的角色。
暖通空调系统的设置若存在不合理，容易导致室内热环境以及空气品质较差，引发病态建筑综合症，对人体生理和心理产生不利影响。
传统的暖通空调系统中，全空气系统技术较为成熟，并被广泛使用，此类空调系统依靠空气承担房间冷负荷，所需空气量多、风道断面尺寸大，存在能耗高、吹风感强等问题。
另一种风机盘管与新风系统结合的空气-水系统当下也被广泛应用，但是在室内负荷较大的情况下，较大的送风量仍然会导致吹风感，另外，风机盘管内部长期为潮湿环境，容易滋生细菌，导致室内空气品质不佳。
暖通工作者的目标是探索节能、舒适的暖通空调系统，在传统暖通空调系统已不能满足人们对于部分建筑室内环境要求的背景下，需要对新型暖通空调系统展开研究。
热传导、热对流与热辐射为热能传递的三种基本方式，其中，辐射换热对人体具有较高的热舒适性。
辐射供冷主要靠供冷部件与建筑围护结构内表面之间的辐射换热消除室内冷负荷，一般以水作为冷媒，具有占空间小、效率高等优点。
但地板辐射供冷系统在增加了人体辐射换热量、改善了室内热环境的同时也具有很大的局限性，地板易结露的特点限制了地板辐射的制冷量，在不补充新风系统的情况下也很难满足室内空气品质。
置换通风作为一种成熟的通风技术可以很好的与地板辐射供冷系统相结合，置换通风送风口直接将处理过的低速新风送入人员活动区，能有效改善室内空气质量，提升人体热舒适性。
因此，复合系统作为一种新兴的空调系统越来越受到学者的关注。
基于EnergyPlus的地板辐射供冷与置换通风系统模拟基于EnergyPlus的地板辐射供冷与置换通风系统模拟湖南⼤学李准杨昌智余院⽣摘要：辐射供冷具有直接、⾼效舒适等优点，近年来得到了⼴泛关注。
地板辐射供冷加置换通风空调⽅式是⼀种很具应⽤前景的空调⽅式。
本⽂介绍了应⽤EnergyPlus软件模拟地板辐射供冷遇置换通风系统的过程，并⽐较了系统能耗和热舒适性的模拟结果，得出了系统设定值相关的结论。
关键字：地板辐射置换通风 EnergyPlus PMV1 EnergyPLus 软件介绍EnergyPlus 是美国能源部资助的、由劳伦斯·伯克利国家实验室等科研机构协作开发的⼀种功能齐全的建筑能耗分析软件。
作为已有的两个著名的能耗分析软件BLAST和DOE2的全新替代产物, EnergyPlus不但继承了BLAST和DOE2程序原有的特点和功能,同时在计算⽅法和程序结构等⽅⾯均有了很显著的进步[1]。
EnergyPlus最突出的特点体现在其整体的模拟思想,BLAST 和DOE2采⽤的都是顺序模拟的计算思路,即按照“建筑物负荷-空调系统设备负荷-中央冷/热站负荷”的顺序依次进⾏模拟,⽽EnergyPlus在上述3个环节中存在反馈,以校验每个时间步骤计算的准确性。
⾃1999年开始的测试版到2001年早期的正式投⼊使⽤版(第1版),再到以后陆续推出的更新版本，EnergyPlus通过了ASHRAE Standard 140P的⽐较性测试和BEPAC的热传导分析测试, 测试数据表明EnergyPlus所模拟的结果与其他能耗模拟程序具有很好的⼀致性[2]。
本⽂模拟采⽤的是2007年10⽉的最新版本EnergyPlus2.1。
图1 EnergyPlus 内部原理结构图2 模拟模型与参数辐射供冷具有直接、⾼效舒适等优点，近年来得到了⼴泛关注。
地板辐射供冷加置换通风空调⽅式是⼀种很具应⽤前景的空调⽅式。
据相关研究表明，置换通风的存在增强了地⾯与室内的对流换热效果，使⽤这⼀复合系统时，地⾯与室内空⽓的对流换热系数⾼出单独使⽤地板供冷时约45%，导致总换热系数⾼出约30%，也就是说，温差相同时，复合系统的供冷能⼒要⾼约30%。
地板辐射加风盘冷暖两联供系统的应用分析摘要：在北方地区的发展过程中，因为自然环境气候的原因，冬天的时候，气温会下降，所以就必须使用燃煤采暖，这样就会产生严重的雾气，因此，就需要对传统的燃煤采暖方式进行革新，一方面，能够满足北方冬季的供暖需要，另一方面，通过有效的环保措施，降低对环境的污染，为人民创造一个更好的生活环境。
但是，若利用地面辐射加风盘冷暖两联供系统来进行供暖，不仅节能，而且还减少了污染，所以，国家一直在大力推广新型供暖模式，空气源热泵无论是安装、使用都十分便捷。
既达到了高效环保的目的，又不受水、土资源等因素的制约，是一个新的发展契机。
关键字：地板辐射加风盘冷暖两联供系统；应用分析引言低温辐射采暖，指的是在室内的地面，一种加热在墙上、顶棚或其他表面上的加热方法。
由于其辐射表面积与房间使用面积大致相同，可使房间内各处的热量分布均匀，将室内的温度分布均匀。
在我国的北方，低温热水地面辐射采暖方式由于其卫生条件高，舒适度好，温度均匀，易于利用自然能源和节能性冷热源等特点而得到了广泛的应用。
如能在夏季使用，则可减少装置的初始投资，提高装置的利用率。
其中，楼面采暖-采暖-置换通风组合空调系统在节能、舒适性和排放性等方面都有明显的优越性。
因此，在提高室内空气品质上，与其他供暖空调系统相比，具有明显的优越性。
一、传统两联供系统概述初期的双联供是夏天采用风盘冷却，冬天采用地板辐射供暖的双联供，并不是真正的双联供。
再加上为了方便使用，一般的空气源热泵都是采用大功率的抽水方式。
由于水泵的选择较大，因此不必考虑某些水力平衡问题，不论供冷还是供冷，都可将水送至最不利的回路。
于是，就有了这一幕。
二、地板辐射加风盘冷暖两联供系统概述2.1地板辐射加风盘冷暖两联供系统定义地面调温冷暖两联供系统是对传统两联供系统的一种改进，它使得地暖不仅能够在冬天使用，还能够在夏天使用风扇盘管，并承担起以地暖制冷为主的任务。
风扇盘管辅助制冷的重任。
热湿地区采用的辐射冷顶板加置换通风系统-secret1. 简介热湿地区是气候条件较为特殊的地区，炎热潮湿的气候会带来很多问题，如高温多潮导致室内湿度过高，易产生霉菌和细菌，影响健康；室内温度过高，耗能增加，不利于节能环保。
因此在热湿地区，采用一些较为特殊的建筑设计和装置是必要的。
辐射冷顶板加置换通风系统就是一种适合热湿地区使用的建筑设计和装置。
它的工作原理是在悬挂在房顶上方的防水层的外层，采用反射材料反射太阳辐射产生被动冷却。
同时，在屋内设置置换通风系统，将屋内热量排出去，进一步降低室内温度和湿度。
2. 辐射冷顶板的原理辐射冷顶板是指在建筑物的屋面上覆盖一层类似反光镜的薄膜材料。
这种反射材料能够反射太阳光辐射，使得屋面光照下来的热量减少，从而大大降低室内的温度。
另外，辐射冷顶板降温的效果会进一步通过墙体和地面的传热传递来降低室内温度。
在热湿地区，由于夜间室外温度比较低，因此辐射冷顶板在夜间还能起到一个保温的效果。
3. 置换通风系统的原理置换通风是一种通风方式，主要是利用自然风力或机械风力实现空气流通。
热湿地区的置换通风系统是将房间内部热量和湿度排出室内，同时从室外空气带入来新鲜空气。
置换通风通常是通过室内和室外空气温度的差异来实现的。
设置密封好的房间，通常会有高位通风口和低位通风口，通过一个单向进出风口来实现通风机制。
高位通风口用于排除热空气，低位通风口则用于吸入冷空气。
4. 辐射冷顶板加置换通风系统的优点辐射冷顶板加置换通风系统可以同时解决热湿地区室内温度和湿度过高的问题。
其主要优点有：1.能够有效地降低室内温度：辐射冷顶板采用反射材料反射太阳辐射，减少屋面光照下来的热量，而置换通风系统则将室内的热量排出去，使得室内温度得到降低。
2.提高舒适度：热湿地区室内温度和湿度过高会导致人体不适，辐射冷顶板加置换通风系统可以有效地解决这个问题，提高人体的舒适度。
3.节省能源：在热湿地区，空调的使用量很大，而辐射冷顶板加置换通风系统可以减少空调的使用量，节省能源。
地板辐射供冷暖—置换通风新型空调系统在北京地区的可行性分析随着世界经济的快速发展，人们的生活水平也不断提高，因此对于室内环境的舒适度要求也越来越高。
而传统的空调系统存在着能耗高、噪音大、室内温度不均等问题，这些问题严重影响了室内环境的舒适度。
因此，新型的地板辐射供冷暖—置换通风系统应运而生，取得了广泛的应用和关注。
本文以北京地区为例，对地板辐射供冷暖—置换通风系统的可行性进行分析。
一、技术原理地板辐射供冷暖—置换通风系统是一种通过地板辐射供暖、地板冷却供冷的系统。
该系统通常由地板辐射散热器、送风机、回风口、新风口等设备组成，可以根据季节需要调节室内温度。
系统的基本工作流程为：送风机将冷、热空气送至地面上的地板辐射散热器中，通过散热器的辐射传递到空气中，达到散热或供暖的效果，室内环境得以调节。
而系统中的新风和回风则实现了置换通风的功能，能够保证室内空气的新鲜和清洁。
二、可行性分析1.能效比较高相比传统的空调系统，地板辐射供冷暖—置换通风系统的能效比较高，因为它利用了地板辐射的传热特性，通过散热器直接传递热量，而不是通过空气流动来传递热量，因此不会出现传统空调中的空气循环问题，减少能耗消耗。
2.舒适度高地板辐射供冷暖—置换通风系统能够实现地面温度的均匀分布，并且空气流动不会产生明显的风扇效应，从而提高了室内环境的舒适度和室内空气的质量。
同时，地板辐射散热器的散热效果比较温和，也不会给人带来不适感。
3.适宜节能政策随着节能政策的逐步推进，地板辐射供冷暖—置换通风系统应用得到大力支持，因为它的能耗低，适合于能源节约的政策标准。
同时，由于该系统无需使用冷媒，也不会对环境造成任何污染，符合环保节能政策的要求。
三、结论地板辐射供冷暖—置换通风系统在北京地区的应用具有很高的可行性。
该系统具有能效高、舒适度好、适宜节能政策等优点，能够更好地满足人们对于室内环境的需求和要求。
因此，地板辐射供冷暖—置换通风系统的应用前景多样化，值得进一步研究和推广。
辐射供冷-置换通风复合系统分析摘要：采用辐射供冷与置换通风联合作用，既利用了辐射换热量大，又利用了置换通风能耗小的特点。
通过辐射板在房间中放置的不同位置对系统进行定性的分析，最终提出了顶板辐射供冷与置换通风复合系统是最优的搭配，为进一步进行定量分析奠定了基础，并为工程中系统的选择提供了理论支持。
关键词：辐射供冷，置换通风0. 引言目前，我国建筑总能耗约占国民经济能耗的27.6%，夏季空调能耗，约占建筑总能耗的85%[1]。
辐射板供冷方式不仅节约能源，且能让人体感觉舒适。
同时结合置换通风的方式既解决了新风问题和辐射冷板结露问题，又降低了室内空气的竖直温度梯度，改善了热舒适性，工作区的气流速度也较常规全空气系统低。
空气处理能耗因送风量减少而大大降低，且夏季冷板供冷温度也较高，可使系统的总能耗降低。
1.辐射供冷、置换通风独立系统分析1.1 辐射供冷方式利与弊一般而言，辐射供冷中，辐射换热量要占总换热量的50%以上。
其具有以下优点：1) 舒适性强：一般认为，舒适条件下人体产生的热量，大致以这个比例散发：对流散热30%、辐射45%、蒸发25%。
辐射供冷在夏季降低维护结构表面温度，加强人体辐射散热份额，提高了舒适性。
2) 节能，转移峰值耗电，提高电网效率，减少环境污染：由于辐射供冷使用的水温高于常规空调系统，为采用地下水等天然冷热源提供了条件。
同时热泵/制冷机蒸发温度的提高增大了其制冷系数，提高了效率，有利于家用热泵/制冷机等设备的开发利用；辐射供冷的峰值耗电量是全空气系统的27%左右[7]，调峰作用明显。
辐射供冷的冷媒温度较集中空调系统的高，可采用低温的地面水、地下水、太阳能、地热（冷）等自然冷热源，提高了节能性，能够减少环境污染。
3) 辐射换热具有“自调节”功能：由于地板和房间的壁面、顶棚有辐射换热，起到冷壁的效果，而维护结构的热容量大，所以短暂的门窗开启对室内温度场的影响不大；而且辐射换热具有“自调节”功能，当维护结构和室内热源温度升高时，根据辐射换热的四次方定律可知，能自动加大辐射换热量(供冷量)。
辐射供冷-置换通风复合系统分析
摘要：采用辐射供冷与置换通风联合作用，既利用了辐射换热量大，又利用了置换通风能耗小的特点。
通过辐射板在房间中放置的不同位置对系统进行定性的分析，最终提出了顶板辐射供冷与置换通风复合系统是最优的搭配，为进一步进行定量分析奠定了基础，并为工程中系统的选择提供了理论支持。
关键词：辐射供冷，置换通风
0. 引言
目前，我国建筑总能耗约占国民经济能耗的27.6%，夏季空调能耗，约占建筑总能耗的85%[1]。
辐射板供冷方式不仅节约能源，且能让人体感觉舒适。
同时结合置换通风的方式既解决了新风问题和辐射冷板结露问题，又降低了室内空气的竖直温度梯度，改善了热舒适性，工作区的气流速度也较常规全空气系统低。
空气处理能耗因送风量减少而大大降低，且夏季冷板供冷温度也较高，可使系统的总能耗降低。
1.辐射供冷、置换通风独立系统分析
1.1 辐射供冷方式利与弊
一般而言，辐射供冷中，辐射换热量要占总换热量的50%以上。
其具有以下优点：
1) 舒适性强：一般认为，舒适条件下人体产生的热量，大致以这个比例散发：对流散热30%、辐射45%、蒸发25%。
辐射供冷在夏季降低维护结构表面温度，加强人体辐射散热份额，提高了舒适性。
2) 节能，转移峰值耗电，提高电网效率，减少环境污染：由于辐射供冷使用的水温高于常规空调系统，为采用地下水等天然冷热源提供了条件。
同时热泵/制冷机蒸发温度的提高增大了其制冷系数，提高了效率，有利于家用热泵/制冷机等设备的开发利用；辐射供冷的峰值耗电量是全空气系统的27%左右[7]，调峰作用明显。
辐射供冷的冷媒温度较集中空调系统的高，可采用低温的地面水、地下水、太阳能、地热（冷）等自然冷热源，提高了节能性，能够减少环境污染。
3) 辐射换热具有“自调节”功能：由于地板和房间的壁面、顶棚有辐射换热，起到冷壁的效果，而维护结构的热容量大，所以短暂的门窗开启对室内温度场的影响不大；而且辐射换热具有“自调节”功能，当维护结构和室内热源温度升高时，根据辐射换热的四次方定律可知，能自动加大辐射换热量(供冷量)。
有研究表明，当玻璃穹顶温度达到50℃时，供冷能力可升至100～150W/m2[8]。
4) 提供了另一种末端系统形式：为目前夏季供冷的居住建筑，提供了又
一种可能的末端系统形式，改变了原来只能选用风机盘管或小型集中送风系统的情况。
5) 有利于系统形式和布置方式的优化：传统的空调系统，以空气为冷媒，风管截面大，占用较大的建筑空间，有时还会与建筑的梁相冲突而难以布置。
采用辐射供冷有利于系统形式和布置方式的进一步优化。
但是，单独使用此方式供冷也会存在一定的弊端：
1) 表面易结露：在单纯的辐射供冷中，可以认为辐射对空气是透明的，空气温度的下降主要通过辐射板以及其他内墙之间的自然对流换热，但没有除去室内余湿的作用，当室内余湿较大或人在室内停留时间较长时，会感觉闷热。
在稳定状况下，地板表面温度一般在19-20℃，室内温度在24℃左右，所以当湿度高于70%时就有可能在地板上结露。
2) 辐射供冷能力有限：由于露点温度的限制，加上表面温度太低，会影响人的舒适感，所以限制了辐射供冷的供冷能力。
3) 空气品质问题：在潮湿地区，室外空气进入室内会增大结露的可能性，因此要求门窗尽可能密闭，影响自然通风。
在不使用风系统时，室内空气流速太低，如果温度达不到要求，会增加闷热感。
1.2 置换通风方式的利与弊
置换统风的优点主要表现在以下几个方面：
1) 环境舒适性改善。
热源发生的热量可通过热对流作用自然向上，有效排出房间；向工作区扩散的热量仅为一小部分，热负荷的增减对工作区的影响较小；送风口设置较低，人手可及，能随个人要求调节出风量，满足个人的舒适性要求。
2) 运行方面的经济性。
夏季送风温度比常规方式有所提高，制冷剂蒸发温度高，制冷机效率高，过度季节能利用的新风供冷的时间较常规系统长，故制冷机运行时间可缩短。
3) 室内布置较灵活。
与混合通风相比，置换通风的风量减少，因此风道所需空间减少，建筑面积使用率可提高。
2.辐射供冷与置换通风复合系统的分析
鉴于顶板辐射供冷、置换通风独立系统的上述缺陷，辐射供冷通常要与某种形式的送风结合，将室外新风经过除湿处理后送入室内，既可解决新风问题，又可降低室内空气温度，并降低结露的风险。
送风还可以承担一定的室内冷负荷，使得顶板辐射供冷在冷负荷较大的场合也能使用。
有数据表明，使用该系统时
地面与室内空气的对流换热系数高出单独使用地板供冷时约45%，导致总换热量高出30%。
2. 1 地板辐射供冷加置换通风情况分析
以地面温度为20℃为例，由于地面温度低，室内温度分层较为明显，上部区域温度高，变化较小；下部区域温度低，变化大，有一个较大的垂直温度梯度。
在靠近地板处的温度最低，随着高度的增加，温度逐渐升高，呈倒温度梯度分布。
单纯的地板辐射供冷房间的气流组织非常微弱，只有室内的空气遇到热源的情况下，气流速度才会加大，置换通风的引入，不但为室内引入了新空气，还加强了气流的扰动，使室内空气动起来，室内空气的空气龄减小。
但是送风口处温度较低且附近的冷空气厚度比大，这区域会使人感到有冷风，产生不舒适感。
2.2 顶板辐射供冷加置换通风情况分析
冷却顶板通过提供低温辐射来冷却热源，产生对流热，通过对流换热冷却上层区域的空气，从而降低了室内空气温度梯度。
因此冷却顶板的存在，不仅提高了室内工作人员的舒适性，也减轻了置换通风引起的垂直温差问题。
但是，送风口及热源附近，垂直温度梯度仍然很大，只要远离这两个区域，房间内绝大部分区域的垂直温度梯度都很小。
送风口处温度较低且附近的冷空气厚度比大，这区域会使人感到有冷风，产生不舒适感。
2.3 两种供冷方式的对比分析
地板辐射供冷加置换通风系统由于辐射板和新风的送风口都位于房间的底部,辐射板的存在加剧了置换通风形成的温度梯度。
地板承担了主要的冷负荷，并且可以看出，地板辐射提供的冷量在该系统其主要作用。
而在顶板供冷加置换通风系统中，冷却顶板的存在，不仅提高了室内工作人员的舒适性，也减轻了置换通风引起的垂直温差问题。
由于热气流的上升作用，在顶板辐射供冷中，对流作用在承担室内冷负荷中所占的比重比地板辐射供冷大。
3.综述
本章分析了两种不同的辐射供冷方式，通过分析发现，顶板辐射供冷加置换通风房间内的温度分布最舒适，最佳的搭配方式。
从经济和舒适两方面而言，提高送风速度都是不必要的。
在此基础之上，可以在今后的工作中根据辐射板不同温度、送风的不同速度和温度等情况,对此系统做出定量的分析，以期给出最佳的运行工况。
