相较于传统的空调系统而言，辐射空调系统具有高舒适性和高节能性，然而现有的辐射型空调系统主要以液体为能量载体，在工程应用过程中仍存在成本过高，且后期维护困难等问题。空气载能辐射空调系统作为一种以空气为载能媒介、孔板或其它材质平板为辐射板的一种新型的辐射末端系统，兼有孔板送风系统和辐射末端系统的特点，且安装维护方便，系统经济简单，适用范围更广。 本课题通过理论分析、计算机仿真模拟与实验研究相结合的方法，针对空气载能辐射空调系统展开研究。首先分析空气载能辐射空调系统的实际传热过程，并采用修正系数法得出空气载能辐射空调系统夏季负荷的修正系数为0.75，冬季热负荷修正系数为0.8, 确定了该新型辐射末端条件下空调系统的负荷简便计算方法。基于传热学计算出不同孔板温度和传热温差下辐射孔板的辐射传热量，并得出该新型末端的辐射传热简化公式，可反映出孔板辐射传热量与孔板温度、传热温差之间的关系，通过分析得出了空气载能辐射孔板末端总传热比常规辐射空调的末端多20％左右。另外通过模拟研究了末端孔板表面空气临界露点温度随孔板开孔率、送风温度以及送风速度的变化，得出孔板表面空气临界露点温度分布范围在11.8-14.5℃之间，相比相同室内热湿参数的常规辐射空调系统，露点温度可低6.3-9.0℃。同时通过对该辐射末端系统的热舒适展开实地问卷调查研究，得出了空气载能末端系统夏季房间温度设定为29℃，冬季设定为14℃时，仍能满足大部分人群的热舒适性要求，这对于实现夏热冬冷地区冬夏空调一体化具有重要的理论支撑。另外在本项目的研究中，对室内人体呼吸周围的微环境进行分析探讨，研究了人体呼吸过程中室内空气稳定性，这对于将来进一步研究空气载能辐射空调下多模态热舒适和通风有效性具有重要意义。 2100433B

辐射型空调系统愈来愈引起人们的关注，现有的辐射型空调系统主要以液体为能量载体，即液体载能。大致有盘管与金属顶板组合系统、毛细管辐射系统、水盘管预制薄型板辐射采暖系统等。但是，上述的辐射空调施工维护较复杂，初装及使用成本较高，能耗也较大。本课题首次提出了一种利用循环空气作为能量载体的空气载能辐射空调系统方法，此系统具有施工维护简单，成本低廉以及节能效果更好的特点。本课题将以热力学和流体动力学理论为基础，通过理论分析、计算机仿真模拟与实验研究相结合的方法，从系统热力学性能对比、系统顶板方案及气流组织形式、IAQ与室内热舒适、结露过程等环节的热力学、流体力学、传热传质机理等方面着手，建立起相关的数学模型，寻找室内热舒适及空气品质控制的最优方案,研究系统节能运行的控制策略,从而为空气载能辐射空调系统优化设计和运行控制提供理论依据和技术支持。

4.辐射空调系统的发展方向

辐射空调系统在中国应用的时间还不长，还有很多问题需要进一步的研究和开发：

1)辐射空调的基础研究

辐射传热方式对人的生理的作用，以形成辐射空调设计的指导性理论基础；

2)设计方法

建立辐射空调系统的实用有效的设计计算方法，并形成相应标准；

3)专用设备

适用于辐射空调系统的冷热源系统、独立新风除湿系统、末端、控制系统的产品开发；

4)系统集成技术

对不同区域的应用对象建立相应的系统集成技术规范，确保系统高效低能耗运行。

我国目前二氧化硫的排放量居世界第一，二氧化碳的排放量居世界第二，能耗量居世界第二，但人均商品能源消费为世界平均值的二分之一，美国的十分之一。我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，工业的增长、居民消费结构的升级，对能源的需求更加迫切。能源对国家的发展将起到非常关键的作用，能源问题搞不好，可能拖整个国家发展的后腿。尤其建筑能耗占全部能耗的40～50%，其中冬季采暖、夏季制冷是建筑能耗的主体，除了使用外墙保温和先进的门窗系统以外，采暖和制冷方式的不断改进和创新，将是节能的关键所在。

随着国家进入能源短缺时代，2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》开始实施，随之建设部出台了《建筑节能管理条例》（征求意见稿），节省能源是我国目前一个重要的战略目标，节能技术和产品面临着巨大的市场需求。毛细管网平面辐射空调不仅高效节能，同时具备绿色环保、节省空间和高舒适度等特点，因此极具市场发展前景。自清华大学节能示范楼建成以后，短短一年多的时间里，虽然多数人对毛细管网的技术还缺乏了解，对毛细管网的价格望而却步，但是一些高档楼盘和办公楼等都率先使用了这一技术，如北京科委的创业大厦、北京万万树别墅区、南京锋尚社区等项目。我公司完成了北京甄氏集团办公楼和一些高档别墅项目的毛细管网平面辐射空调系统的设计和施工，使用效果很好。据了解，在国外地区如德国、英国和巴西也已经广泛采用毛细管网平面辐射空调技术。毛细管网平面辐射空调将代替传统中央空调或普通地板采暖成为未来建筑采暖制冷的主流方式。

辐射空调系统由辐射供冷供热末端系统、独立除湿新风系统和冷热源三部分组成。

系统显著特点是：高空气品质、高舒适性、低能耗。

平面辐射空调1)空调冷热源部分

空调冷热源采用高效率、低污染、使用可再生能源的主机。如利用地热、地(下)表水等可再生资源作为冷热源的空调系统，或者高效率的制冷制热空调系统。

a)土壤源热泵

土壤热泵系统采用垂直(埋管深度在地下100米以内，也可利用建筑混凝土桩基埋管)或水平埋管形式，利用地下浅层土壤温度常年保持在10 度～20度左右的特点，通过地下埋管管内的介质循环与土壤进行闭式热交换以达到供冷供热的目的。夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温；冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖。同时还可提供卫生热水。原理图如图2

图2土壤热泵系统原理图

土壤源为可再生性能源，由于地下换热器为闭式系统，不会污染地下水资源，对环境零污染。

保证土壤源热泵长期稳定运行的关键技术就是地下换热器系统的精确设计与良好的安装工艺。

b)水源热泵

水源热泵，直接利用地下水或者江河湖泊水塘作为空调系统的冷热源，夏季吸收建筑余热量，冬季向建筑物输送热量。分为开式系统和闭式系统两类。

开式系统：直接采用地下水作为空调系统的冷热源时，如果处理不当，有可能污染地下水，或者取水与回灌量不平衡，从而造成系统不能安全稳定的 长期运行。所以此方式，虽然能源具有可再生性，但是由于设计要求较高，并且受地质条件和当地政策的限制，应根据实际情况慎重选用。

闭式系统：采用江河、湖泊、水塘等地表水作为冷热源时，由于通常采用闭式系统，对环境无污染，且安装方便，在地表水资源丰富的地区采用较好。

图3水源热泵系统原理

c)风冷热泵机组

风冷热泵机组主要应用在冬冷夏热(冬季非采暖)地区。由于其安装方便，维护简单，对于家庭等分散用户是一个有效的选择。

平面辐射空调2)空调末端部分

空调末端系统有以下产品形式：

a)金属辐射顶板

(图4)或干式辐射地板(略)图4金属辐射顶板

b)毛细管式辐射板(席)

图5毛细管辐射席(聚丙烯)

毛细管产品较金属辐射顶板对室内负荷变化的反应快，而在辐射能力相当的情况下造价低，安装简捷，节约建筑空间。可以根据客户要求定制尺寸、干湿式建筑施工要求均可。

节能：夏季不需低温冷冻水，冬季不需高温热水。夏季供水温度为16度时，空调系统的运行效率可达到10.0；冬季供水温度在40度以下，运 行效率可达到4.0。毛细管空调末端系统可以和任何形式的冷热源结合使用，尤其是与土壤源热泵、闭式地表水水源热泵配套使用，由于夏季可以直供，不需要开启机组制冷，节能效果更明显。

热舒适性高：热舒适性是评价空调系统优劣的重要指标，从图6对各种形式的空调系统舒适性的调查结果我们不难看出平面式系统的受欢迎程度。

系统一：无置换新风的辐射空调系统

系统二：常规式空调系统

系统三：有置换新风的毛细管辐射空调系统

系统一系统二系统三

图6热舒适性指标(不满意度)

空气品质好：毛细管辐射空调系统采用独立新风形式，不存在和回风的混合，因而空调品质好。

节省建筑空间：由于毛细管末端基本不占用吊顶空间，因而可降低房间层高要求，从而大大节省建筑投资。毛细管末端安装方便、快捷，经济性好。

平面辐射空调3)独立除湿新风系统

独立除湿新风系统是辐射空调系统正常运行的必要条件，保证空调空间的湿度以避免辐射表面结露，另外还要提供室内所需新风。整个辐射空调系统的节能和独立除湿新风系统息息相关。目前主要应用的系统有：

a)用冷却方式除湿

图7 带热回收的冷却除湿的独立新风系统

此方式运行可靠、技术成熟、能效较高。但冷冻除湿的原理必须将要处理的空气冷却到机器露点以下，然后对空气再热，对能源的使用效率受到制约，而且不能利用低位能源(包括可再生能源)。

b)液体除湿新风系统

图8 液体除湿空调系统简图

图9 液体除湿换热器

液体除湿系统利用溶液的吸湿能力去除空气中的水分，溶液通过加热再生然后循环使用。除湿后的空气再由表冷器除去显热(参考图9)，构成一除 湿新风系统。液体除湿可以使用低品位能源(如太阳能、地热、余热等)。下图为一利用太阳能/燃气的液体除湿空调系统(图10)，

图10太阳能/燃气液体除湿空调系统

其流程为：溴化锂溶液吸收新风中的水分，降低其含湿量，然后利用冷水及回风去除显热(经过PHE–叉流板式换热器，结构参看图9)；再经直 膨蒸发器吸热，对空调空间送风。吸收水分的稀溴化锂溶液经再生器加热再生(Solar/gas regenerator—太阳能/燃气再生器)。

由于液体除湿系统的可独立除湿(处理潜热)的能力，在空调系统中的应用将有广泛的领域。目前由于其体积大，溶液有腐蚀性等弱点，尚未得到大量的使用。随着研发的进一步深入，液体除湿系统会有更大的突破。