随着节能减排与室内舒适需求的双重提升,国内研究者围绕辐射空调系统开展了大量理论、实验及数值模拟研究,覆盖节能效果、换热特性、结露控制、室内舒适性等多个核心方向,形成了丰富的研究成果,为辐射空调系统的工程设计、技术优化及推广应用提供了重要理论支撑与实践指导,推动国内辐射空调技术不断完善升级。
在辐射空调系统节能性与室内舒适性研究方面,相关研究通过能耗模拟软件,对比分析辐射空调系统与风机盘管加新风空调系统的能耗差异,结果表明辐射空调系统节能率可达20%。针对不同辐射末端形式的舒适性与节能性研究发现,地板辐射供暖系统具备显著的节能优势,而优化顶板送风供暖的送风温差,可有效改善供暖房间内部的温度分布,提升舒适性;墙壁辐射供暖、供冷系统同样被证实兼具节能性与舒适性特点。此外,通过深入研究辐射空调系统的换热机理,分析室内空气品质及舒适性,进一步验证了辐射空调系统的节能优势;有研究通过建立辐射空调房间热平衡方程及数学模型,结合室内热舒适性指标,采用专业软件对毛细管辐射空调与传统空调房间模型进行数值求解,证实相同室内舒适度条件下,毛细管辐射空调系统比传统空调系统节能15%以上。
辐射板换热特性及参数优化是国内研究的重点方向之一。研究者通过建立毛细管辐射板换热物理模型并开展传热分析,利用CFD软件探究毛细管管间距、管径、供回水温差、抹灰材料等参数,对毛细管辐射板表面温度分布及换热量的影响;同时建立毛细管辐射空调房间物理换热模型,研究不同辐射板表面温度、送风方式、送风温度下,室内温度与速度分布,并结合专业软件分析人体热舒适性。针对地板辐射供冷,研究者建立稳态传热数学模型,分析冷冻水温度、盘管间距、埋管深度、室内温度等因素对供冷量的影响,通过数值求解得出不同空气温度和供水温度下的地板表面温度,明确地板供冷系统适宜的供回水温度,为工程设计中避免辐射板结露提供依据。此外,还有研究通过理论与实验结合的方式,探究辐射供冷系统的换热特性,明确影响辐射板温度及供冷能力的关键因素,为辐射板结构优化提供支撑。
结露问题作为辐射供冷系统推广应用的核心瓶颈,国内研究者开展了大量针对性研究,提出多种防控策略与技术方案。有研究通过搭建实验台,采用可视化方法分析辐射板表面结露特性,提出以过冷度为指标的运行策略,为湿热地区辐射空调系统的应用提供可能;通过改进辐射板结构,研发出结构简单、成本低廉且能有效解决结露问题的新型辐射板,并通过建立传热模型,优化辐射板结构设计以提升供冷能力。还有研究建立新型含空气层冷辐射板的数学传热模型,通过实验验证模型可靠性,对比常见冷辐射板发现,改进后的辐射板供冷能力与抗结露性能更优,并明确结露本质问题,提出三种防结露控制策略。针对铜管辐射供冷板,研究者通过搭建实验平台,研究不同冷水温度、流速、室内温湿度条件下的换热与结露特性,进一步提升供冷能力、改善结露问题。
在系统复合应用与舒适性优化方面,相关研究对比了住宅建筑中辐射地板与天花板下送风风机盘管的换热性能与室内舒适性,发现辐射地板系统室内垂直温度分布更均匀、温度波动小、舒适度高,而风机盘管系统启动速度更快、动态响应时间更短。通过数值模拟研究两种辐射末端形式对室内环境的影响,发现地板辐射供暖在人体截面处温度梯度较小,而毛细管顶板辐射供暖能耗更低。此外,研究者还探究了贴壁射流辐射顶板复合空调系统的性能,发现其与单一辐射空调系统相比,降温幅度更大、室内空气及壁面温度更低;通过CFD软件建立顶板辐射空调模型,明确了夏季供冷时影响辐射板换热的主要因素;结合数值模拟与实验研究,探究不同参数下毛细管地板辐射空调系统的换热特性,为冬季辐射供暖系统设计提供参考。
在结露防控的实际应用研究中,研究者提出多种实用方案:通过建立冷辐射顶板加独立新风系统的湿度控制数学模型,分析辐射顶板结露所需时间,证实极端工况下通过自动控制系统可避免结露;通过检测室内空气露点温度,将高温回水与低温冷冻水混合后送入辐射顶板,采用定流量变水温控制方式,可有效防止结露;提出对辐射板下表面进行超疏水处理,或采用地板辐射供冷与地板送风系统联合运行的方式,解决辐射供冷单独运行时的结露问题。同时,通过理论研究地板辐射供冷表面结露机理,分析液滴形成的过程与条件,明确过冷度、壁面粗糙度等因素与液滴形成的关系,提出采用导热系数小、表面光滑的材料、提高供水温度、增大管间距及与其他送风系统联合运行等防结露方法。