毛细管辐射空调系统的研究
天津城市建设学院姚万祥张志刚同济大学李峥嵘
摘要：利用CFD仿真与实验测试研究相结合的方法对毛细管辐射空调系统冬季供暖和夏季供冷时的温湿度、气流分布及热舒适性进行了研究，研究表明毛细管辐射空调系统具有优异的热舒适性。关键词：CFD仿真毛细管气流分布热舒适性1前言常规的空调系统普遍存在以下问题：（1）能耗高；（2）难以适应室内热湿比的变化；（3）室内空1气品质不佳；（4）末端装置有局限性。近年来，国内一些学者针对这些问题，提出了一种新型空调系2568统温湿度独立控制空调系统，其中以毛细管辐射空调系统为代表。本文利用CFD仿真与实验测试相结合的方法，对毛细管辐射空调系统的温湿度、室内空气流场分布及热舒适性进行了研究。2物理模型典型房间（北向首层）如图1所示，毛细管席布置于顶面，房间内尺寸为477m×353m×32m。根据系统设定，顶面表面①冬季时温度t1＝25℃，夏季时温度为20℃（由自控装置调节供回水温度及流量保证）。南内墙②内表面温度t2；其余三面外墙的内表面温度t3相同，将它们作为整体看待，统称为外墙③；底面④的表面温度为t4。顶面的辐射传热量承担室内空调负荷。
图1典型房间顶面为辐射面
图2四个灰体表面间的辐射传热等效网络图
3数学模型本模型为对流、辐射复合传热问题。其中辐射传热为4个灰体表面组成的封闭腔，其辐射传热网络如图2所示。网络法所列出的节点方程与计算机求解的有效辐射方程之间的关系先按基尔霍夫定律给出：
1
fEb1J1J2J1J3J1J4J101ε1111ε1A1A1X12A1X13A1X14
Eb2J2J1J2J3J2J4J201ε2111ε2A2A2X21A2X23A2X24
（1）
（2）
Eb3J3J1J3J2J3J4J301ε3111A3X31A3X32A3X34ε3A3
Eb4J4J1J4J2J4J3J401ε4111ε4A4A4X41A4X42A4X43
（3）
（4）
式中：Eb1～Eb4表面1～4的辐射力，Wm2；J1～J4表面1～4的有效辐射Wm2；ε1～ε4表m面1～4的发射率；A1～A4表面1～4的面积，2；X11～X14表面1对表面1～4的角系数；X21～
XXXXX24表面2对表面1～4的角系数；31～34表面1对表面1～4的角系数；41～14表面1
对表面1～4的角系数。4CFD仿真41冬季辐射供暖将相关参数带入模型，求得如下所示的温度场分布、气流速度分布、相对湿度分布及热舒适性指标PMV分布。411温度场分布为了直观地说明冬季辐射换热的特r