老黄讲干式第五十六期:如何提高夏季空调的辐射对流比和体感舒适度?
疫情后,人们对暖通系统的舒适度要求明显提高了,要求冬季供暖的体感温度更高、要求夏季空调的舒适度和室内空气品质更高,这三方面的要求提高,促进了2023年干式高效地暖、地面调温两联供以及辐射空调五恒系统的蓬勃发展。地暖舒适的根本原因是其辐射对流比高,完全符合人体热舒适理论的正常散热比例,同样道理,夏季吹空调不舒适的根本原因是其辐射对流比过低,通过朗诗等集中式五恒科技房近20年的成功实践证明:采用毛细管辐射末端提高室内供冷的辐射对流比,可大幅提高夏季空调舒适度和健康人居环境,五恒科技房因此成为各地有钱人的购房首选!本文重点分享如何提高分户式空调系统的辐射对流比以及体感舒适度。
一、人体热舒适平衡方程及正常散热比例
依据丹麦科学家 P. O. Fanger方格教授的人体热舒适方程
S = M – W – R – C – E
S —人体蓄热率,W/m2
M —人体能量代谢率,W/m2
W —人体运动做功散热量,W/m2
R —人体辐射散热量,W/m2
C —人体着装外表面与环境的对流散热量,W/m2
E —皮肤扩散蒸发、汗液蒸发及呼吸所造成的散热量,W/m2
人体舒适的必要条件是:S=0 即热舒适平衡
人体舒适的充分条件是:按正常比例散热
人体舒适的正常散热比例:
辐射散热比例 |
对流散热比例 |
呼吸.蒸发散热比例 |
约50% |
约25% |
约25% |
因此,采用顶地辐射供冷+新风或风盘对流制冷相结合,可大幅提高夏季空调舒适度!辐射对流比大约60%·达五恒科技房的舒适体感!
辐射对流比是指空调环境的辐射供冷供热量占室内辐射和对流供冷供热总量的比值,是衡量室内空调环境舒适度的重要指标。人体是一个天然的辐射体,正常的辐射散热与对流散热比例约为60%:40%,即辐射对流散热比约60%,当室内空调环境的辐射对流比越接近人体正常的辐射对流散热比,两者的吻合度越高,人的体感舒适度就越高。这就是人们冬天喜欢用地暖、夏天喜欢用辐射空调的根本原因!
辐射对流比也科学解释了吹空调不舒服的内在原因是辐射供冷比例过低,空调吹风100%是对流制冷,当采用顶地辐射末端或毛细管等进行辐射供冷,为普通房子室内提供每平方90W左右的辐射供冷量,用除湿新风或风机盘管提供50W左右的对流制冷量,其辐射对流比为64%,相对湿度约60%,那夏天空调的体感舒适度就会大幅提升,卧室里恒温.恒湿.恒氧.恒静.恒洁,特别有助于深度睡眠,这正是各地有钱人愿意高价购买毛细管辐射空调五恒科技房的主要动因!
二、集中式和分户式辐射空调五恒科技系统的主要差异
1、围护结构保温性能差异较大:小区集中式五恒科技房是先将房屋建成被动房式的保温结构,即采用50cm厚的保温外墙和被动房专用门窗,将夏季供冷负荷大幅将至60W左右,通过顶地毛细管辐射末端和置换新风,分别解决室内供冷显热负荷和除湿潜热负荷,夏季毛细管末端承担约65%的辐射供冷量(约40W),地送新风承担约35%的对流制冷量(约20W),其辐射对流占比为65%:35%,因此舒适度很高!(为方便记忆,文中将辐射与对流供冷量占总冷量的比例数据简称为辐射对流比数据);南方普通住宅的保温性能较差,夏季供冷负荷一般在140W左右,因此,要做好分户式辐射空调五恒系统,必须将房屋局部保温、较大面积辐射和适当对流相结合并满足冷量配比要求。
2、对供冷量的需求差异较大:集中式五恒科技房夏季每平方的总供冷量约60W,其中毛细管末端承担约40W辐射冷量,地送新风承担约20W对流冷量;南方普通住宅的空调对流冷负荷一般为200W,辐射供冷负荷约140W,即南方分户式辐射空调五恒系统需要通过局部保温、辐射末端和对流新风承担140W以上的动态供冷量,才能实现良好的舒适降温效果,其中辐射末端承担供冷量约90W,方可达到良好的体感舒适度,因此,南方分户式五恒系统要求采用保温性能较好、供冷量较大的铝板均热辐射板,而湿式毛细管末端因存在供冷量较小、辐射对流比低不够舒适、热惰性较大不能开门窗、地面施工配合风险高、管径细对水质要求高、无保温系统不够节能等技术短板,不适合用于南方分户式五恒系统!
3、对新风换气次数的要求差异较大:集中式五恒科技房的除湿新风供冷量较小,导致换风次数较小,一般每小时仅有0.4次左右,餐客厅会出现人多聚会较闷的现象;分户式辐射空调五恒系统因采用顶地高效辐射板,供冷量大,除湿新风承担的冷负荷相对较大,在保持舒适的辐射对流比前提下,可以适当提高新风换气次数1-1.5次,并在餐客厅增加干式风盘,可完全消除人多聚会较闷的隐患,这正是分户式五恒系统强调动静分区设计的客观需求。
三、提高中央空调水系统辐射对流比的配置方法及舒适结果
1、优化配置方法:空气源热泵主机+全房干式风盘+Dn20盘管保温+保温分水器+顶面辐射板。顶面采用辐射板和干式风盘组合,顶面保温可降低约20W的冷热负荷,主机直供16℃冷水,顶面辐射板承担约60W供冷负荷,可让干式风盘低风档运行,降低房间噪音、提高辐射对流比,让水空调更舒适,辐射末端寿命50年,质保期15年。
2、提高舒适节能结果:
2.1房屋顶面增加保温辐射板,降低冷暖负荷并提高空调舒适度。
2.2干式风盘效率高,可减少水流量,打梁孔径由DN40mm缩小DN25mm,安装时无伤梁隐患。
2.3.保温分水器章鱼式连接,各支路一管到底,中间无接头无渗水隐患。
2.4.用分水器执行器替换二通阀,无管路检修隐患。
2.5.采用16℃高水温制冷,大幅提高了主机能效比,让系统节能30%左右。
四、提高两联供系统辐射对流比的配置方法及舒适结果
1、优化配置方法:空气源热泵主机+全房干式风盘+Dn16盘管保温+保温分水器+地面干式地暖+房间顶面辐射板。夏季餐客厅地面调温+低风档空调,房间顶地保温可降低约40W冷热负荷,主机直供16℃冷水,房间顶地辐射板承担约90W供冷负荷,辐射对流比高舒适度高,低噪音助睡眠;冬季干式地暖效果好。辐射末端寿命50年,质保期15年。
2、提高舒适节能结果:
2.1 地面防锈铝板辐射模块厚3CM不回填,降低5CM地面厚度,安装时不需抬高防盗门。
2.2 地面调温可减小风盘负荷,采用DN16盘管做支管,梁孔20mm无伤梁隐患,各支路一管到底,中间无接头无渗水隐患。
2.3 夏天地面调温风盘开低风档,舒适噪音小,房间顶地16℃辐射供冷,无结露隐患,辐射对流比高,可享受4000元/平方五恒科技房的恒温恒静效果;干式地暖供冷无地板霉变隐患。 2.4 干式地暖铝板导热效果好,冬季房间里无地暖不热隐患。
2.5 升温快白天可关机行为节能,主机能效比高,比传统湿式两联供省电约50%。
五、提高五恒系统辐射对流比的优化配置方法及舒适结果
1、优化配置方法:空气源热泵主机+餐客厅干式风盘+Dn16盘管保温+保温分水器+地面干式地暖+全房顶面辐射板+直膨式新风除湿机。夏季餐客厅动区顶地辐射空调+低风档风盘两用,房间静区顶地辐射空调,全屋顶地保温可降低室内约40W冷热负荷,主机直供16℃冷水,顶地辐射板承担约90W供冷负荷,辐射对流比高于70%,静音大幅提高睡眠;冬季顶地辐射供暖效果好,全年恒温恒湿恒氧恒静恒洁。辐射末端寿命50年,质保期15年。
2、提高舒适节能结果:
2.1分户式高效辐射空调五恒系统比集中式五恒系统更灵活更个性化!可开门窗不结露、聚会不闷,客厅可睡眠。
2.2顶地安装高效辐射板,可用18℃高水温供冷,无结露隐患!
2.3超低能耗静音辐射空调,可即开即用行为节能!
2.4新风除湿1.5次换风处理,调湿调温空气清新富氧不闷!
2.5恒温恒湿恒氧恒静恒洁,可开窗换气!
2.6升温快白天可关机行为节能,主机能效比高1倍,比传统湿式两联供省电约70%,100平方高效五恒系统的月电费可控在300元左右。
六、结语
1、人体通过辐射散热比例为50%,对流和呼吸蒸发散热比例各25%,因此,提高室内末端的辐射对流比是提升空调舒适度的根本方法!
2、小区集中式五恒科技房采用了被动房的保温技术,将室内冷热负荷降至60W左右,采用供冷量较小的湿式毛细管末端和置换新风,可以实现65%左右高舒适度的辐射对流比,但存在不能开门窗、餐客厅人多聚会较闷的制约和不足。湿式毛细管末端用于南方分户式普通住宅,存在辐射对流比较低、地面施工配合风险高等技术短板,建议用铝板干式毛细管辐射板!
3、做好南方分户式辐射空调五恒系统,必须将局部保温、大面积辐射和适当对流相结合并满足冷量配比要求!
4、采用顶地辐射板+干式风盘或除湿新风组合使用,实现高水温供冷和低温除湿,可用热泵主机16℃以上水温直供末端的简化方式,达到舒适度较高的辐射对流比,还可用于中央空调水系统和带地面调温的高效两联供系统!