毛细管辐射供冷技术概述.ppt

毛细管辐射供冷技术概述与设计应用,毛细管辐射供冷技术,毛细管辐射供冷技术原理,毛细管辐射供冷优缺点,性能影响参数和关键技术,毛细管辐射空调设计要点及案例,辐射供冷冷量传递示意图,原理：辐射供冷是指降低维护结构表面中一个或多个表面的温度，形成冷辐射面，依靠辐射面与人体、家具及维护结构其余表面的辐射热交换进行降温的技术方法。辐射面形式：可以通过在维护结构中埋入冷媒管道来实现，也可以在天花板或墙外表面加设辐射板来实现。,辐射供冷系统原理,原理：毛细管辐射空调系统是以毛细管席为主要传热装置，以水为热媒，与冷热源、水循环系统、新风调湿系统和自控系统构成，以冷、热辐射为主要特征的供冷、供暖空调系统。,系统原理图,毛细管辐射空调,毛细管网,毛细管网平面图,毛细管外径为3.55.0 mm(壁厚0.9 mm 左右)，与外径20 mm(壁厚2 mm或2.3mm)的供回水主管组合构成毛细管席。毛细管网宽度范围6001 200 mm，长度范围112 m；毛细管网材质为高分子聚丙烯共聚物；安装布置方式：一般安装在地面、墙体和天花板内。,优点：1.节能效果明显,由于毛细管网具有较大的散热表面积，热交换效率高，采暖时只需系统内水温达到2832，制冷只需达到1618。,在相同热感觉下，辐射供冷系统可将室内设计温度提高12，其冷负荷比常规空调系统的冷负荷要低10%20%。,换 热效率高,降 低冷负荷,毛细管辐射供冷系统特点,节 省费 用,毛细管平面承担大部分负荷，只需处理少量新风，相对于传统空调较高夏季供水温度和较低冬季供水温度，送风量减少。,蓄 能,辐射制冷冷效应快、受热缓慢，围护结构、地面和环境中的设备表面吸收辐射冷量，形成天然冷体。,普通地暖与毛细管辐射对比,普通地暖管的散热方式,管径16-20mm 温度分布不均匀 加热缓慢 4-6小时，不易实现分区控制进水温度为45-60，热交换效率低能耗高 影响层高 载荷大,毛细管垫散热方式,管径3-5mm 温度分布均匀加热时间30分钟，可以实现分区控制进水温度为28-35，热交换效率高比普通地暖节能25%左右不影响层高 载荷小,毛细管辐射供冷系统特点,2.舒适性强。毛细管辐射空调系统弥补了传统空调系统以对流换热为主，导致人体表面吹风感强、散热不适的缺点，同时增强人体与周围环境的瞬时辐射换热。这种以辐射为主的静态散热模式更易营造出接近自然的舒适环境，人体在这种环境中会有很好的舒适感。,毛细管辐射供冷系统特点,3.节省建筑空间。毛细管网的安装厚度小于5毫米，充满水的质量约900克/平米，可以灵活敷设在天花板、地面或墙壁上，不仅适用于新建筑，在旧建筑原有基础上也可以安装，不会给建筑物增加荷载，安装方便。,毛细管辐射供冷系统特点,4、使用寿命长，环保可回收。毛细管网辐射空调在低温低压下运行，有效避免高温高压带来的管路破坏密切管内壁不产生水垢。采用PP-R、红铜等防腐蚀材料，并通过合金钢热交换器与主循环隔开，氧气渗透不会导致腐蚀或郁积现象。聚丙烯材料仅包含碳原子和氢原子，不会产生任何对人体活动产生危害的有毒物质。同时毛细管席可以相对轻易地移除，并以高品质废品循环利用。,缺点：1.表面容易结露；地板表面温度一般在19-20C，室内温度在24C 左右，表面温度低于空气露点温度，湿度高于70%时就有可能在地板上结露，影响室内卫生条件。2.辐射供冷能力有限；地面：3050w/，上面：4060w/，室内冷负荷一般在120w/3.空气品质问题。潮湿地区，室外空气进入会增大结露的可能性，要求门窗尽可能紧闭，影响自然通风。由于以上原因，辐射供冷通常要与某种形式的送风结合，如置换通风。,毛细管辐射供冷系统特点,毛细管辐射式空调适用场所,无散湿量产生的酒窖、恒温恒湿室等。此类建筑因功能单一,多数为单层或2 层且与其他相关专业关联较弱,故非常适宜采用毛细管网辐射式空调系统。当冷负荷较大时,除天花内敷设外,墙面、地面均可作为敷设场地。夏季冷负荷不高的节能型办公建筑。由于供冷工况下供回水温度为1520,温差23,辐射供冷量最大约为80W/m2,因此适用的单位面积冷指标最好不超过75W/m2。对冷负荷较大的外区,如果不能加大毛细管席的敷设面积,则有必要考虑辅助供冷。人员流动少、新排风量恒定的区域。新排风量的不稳定会增加变频控制等的投资,虽然能够节约能耗及运行费,但从另一方面讲,系统控制越简单,其可靠程度越高。,制冷量影响因素,采用不同安装方式对毛细管辐射供冷能力有较大影响。毛细管空调的表面热阻越高，其表面温度越低，对流换热量越低，供冷能力越差。而裸露形式下的毛细管供冷量约为苗冕与金属板结合的2倍。因此，在选择不同安装方式时要考虑其表面热阻对毛细管供冷能力的影响。在不同室内温度设定值的条件下，对毛细管辐射空调的供冷量有一定影响。采用28室内空气温度较之26，可使辐射板的供冷量提高20%30%，并随供水温度的升高，提高的幅度越大。采用改变供水流量来实现大温差小流量的方式会减小毛细管辐射空调的供冷能力。相同的供水温度及室内设定温度条件下，表面覆盖金属板的毛细管供冷能力在不同回水温差条件下变化不大；而裸露方式安装的毛细管在使用5温差工况比3工况供冷量减少约15%。,毛细管辐射空调关键技术,夏季辐射空调表面结露问题,措施：一般通过配置新风系统除湿来解决这个问题，形成一种温湿度独立控制空调系统，由新风承担室内湿负荷，由显热末端承担室内显热负荷。新风系统是毛细管辐射空调系统的必须组成部分，利用新风控制室内露点始终低于冷辐射表面的温度。也可设置露点监控系统，通过对冷冻水流量的间歇控制以及新风量的合理控制，确保不会出现结露现象。辐射供冷的结露现象不是当冷水温度低于室内露点温度就会产生。间歇流量控制是通过对毛细管辐射顶板表面温度与室内露点温度进行比较，当表面温度低于露点温度时，电动二通阀关闭，毛细管内没有供水，表面温度升高，当高于室内露点温度时，打开阀门。,置换通风-辐射供冷复合系统,置换通风系统的引入，通过送入经过处理的新鲜空气，增强地面与室内空气的对流换热效果。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%。同时调节室内湿度并承担一部分室内显热负荷。,置换通风示意图,置换通风与毛细管辐射供冷结合使用时，关键是冷负荷分配问题。由毛细管辐射网承担建筑围护结构传热和日射的热负荷,即渐变负荷以及室内设备、人员的辐射热负荷；由置换通风系统承担室内湿负荷和人员、设备的对流热负荷，即瞬时负荷，同时满足室内新风量的要求。,毛细管辐射空调设计要点,冷热源：毛细管辐射末端可与各种高效冷热源配套使用，其中与地源热泵结合节能效果最好。冷热水源由主站房提供至毛细管平面末端，由毛细管末端向室内辐射冷热量，实现夏季供冷、冬季供热的目的。夏季供回水温度范围在1520之间，温差以23为宜；冬季供回水温度的范围在2835之间，温差以45 为宜。新风系统：最常用的设计是辐射末端和通风系统相结合。通风有窗户通风和独立新风输送两种方式，现在一般采用独立新风系统，除了满足人体所必需的新风量外，还可以除湿，避免辐射板表面温度低于房间空气露点温度而产生的结露现象。露点监控：可通过安装露点探测器来控制。当室内湿度增加，露点探测器检测到冷凝危险时，即关闭制冷系统，防止结露现象的产生。,毛细管辐射空调设计实例,以上海地区一建筑面积500的办公楼为例。设计要求新风量1500m/h，新风含湿量9.0g/kg干，送风温度17-18，采用表冷器除湿。室内设计工况为26，相对湿度55%，含湿量11.54g/kg干。,方案的确定,本项目中采用毛细管网辐射末端结合独立新风除湿系统来满足设计要求。设计要求新风含湿量为9.0g/kg干，采用余热回收对除湿后的新风进行再加热以满足舒适度要求。,毛细管辐射空调设计实例,毛细管辐射空调设计流程,毛细管辐射空调设计实例,上海地区夏季气候参数：干球温度Tw=34.6 含湿量Dw=21.68g/kg干 露点温度Tdp=26.3 焓值Hw=90.54KJ/kg室内不结露设计参数为：干球温度Tn=26 相对湿度55%室内空气含湿量Dn=11.54g/kg干露点温度Tdp2=16.3 焓值Hn=55.67KJ/kg新风参数为：再热前干球温度Tb=14 含湿量Db=9.0g/kg干焓值Hb=36.88KJ/kg再热后干球温度Ts=17 含湿量Ds=9.0g/kg干送风焓值Hs=39.96KJ/kg假设热回收装置的焓回收率为60%，则（Hw-Hc）/（Hw-Hn）=60%，所以新风经过热交换后焓值Hc为69.618KJ/kg。假设热回收装置的温度回收率为70%，即（Tw-Tc）/（Tw-Tn）=70%，所以新风在进入表冷器之前与热回收装置换热后的干球温度为Tc=28.58，含湿量Dc=15.96g/kg。,毛细管辐射空调设计实例,计算新风承担的冷负荷根据前面计算得新风进表冷器之前与热回收装置换热后的焓值为Hc=69.618KJ/kg，经表冷器处理后，再热前的焓值Hb=36.88KJ/kg。因此新风机承担的冷负荷Q1为：15001.223（Hc-Hb）/3600=19.23(KW)式中：1.223为空气由28.58降到14的平均密度，kg/m。新风再热所需的热负荷Q2为：15001.221（Hs-Hb）/3600=1.56(KW)式中：1.221-为空气由14升到17的平均密度，kg/m。干球温度17，含湿量9.0g/kg的新风送入室内能承担的冷负荷Q3为：15001.193（Hn-Hs）/3600=7.8(KW)式中：1.193-为空气由17升到26的平均密度，kg/m。所以毛细管网要承担的符合为27.5-7.8=19.7KW整个系统的冷负荷为：19.7+Q1=38.93KW,毛细管辐射空调设计实例,因此所选一体机的制冷能力为40kw，机组内置的余热回收套管可以在夏季回收大约10%的冷凝热，即4kw左右，完全可以满足再热的1.56kw的需要。,