譚躍龍 鄧文昊 陳 偉 方俊露 岑偉州

南華大學(xué)

0 引言

2020年中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布了《中國(guó)建筑能耗研究報(bào)告（2020）》，其中指出2018 年中國(guó)建筑能耗占全國(guó)能耗總量的46.5%，碳排放占全國(guó)碳排放的51.3%[1］。建筑能耗包括建材生產(chǎn)階段、建筑施工階段以及建筑運(yùn)行階段，其中，建材生產(chǎn)階段與建筑運(yùn)行階段的能耗和碳排放量最大。由于各種問(wèn)題的限制，建材生產(chǎn)階段很難降低能耗和減少碳排放量，而建筑運(yùn)行階段則有著很大的潛力。現(xiàn)今，空調(diào)的作用不僅是要求滿足室內(nèi)的溫濕度，還應(yīng)該考慮到能耗和人體舒適性。在過(guò)去的幾十年，空調(diào)系統(tǒng)在操作上有了很大的進(jìn)步，為人類(lèi)提供了很多便利，但在本質(zhì)運(yùn)行原理上空調(diào)系統(tǒng)并沒(méi)有太大變化，仍然采用制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器之間循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量交換的方式[2］,并依靠對(duì)流熱交換來(lái)加熱或冷卻整個(gè)房間的空氣。與傳統(tǒng)的對(duì)流空調(diào)不同，輻射空調(diào)主要通過(guò)輻射熱交換與室內(nèi)空間進(jìn)行熱交換，具有節(jié)省空間和降噪的優(yōu)點(diǎn)[3］。

近年來(lái)，輻射供冷系統(tǒng)因其優(yōu)秀的熱舒適性和節(jié)能型，受到越來(lái)越多的用戶歡迎。研究表明，輻射供冷系統(tǒng)主要通過(guò)熱輻射進(jìn)行換熱，在舒適條件下，人體按一定比例散發(fā)熱量，其中輻射散熱占45%，蒸發(fā)散熱占25%，對(duì)流散熱占30%[4］。相對(duì)于使用對(duì)流換熱的傳統(tǒng)空調(diào)，輻射供冷系統(tǒng)在能耗和舒適性上都具有優(yōu)勢(shì)[5］。輻射供冷系統(tǒng)技術(shù)在中國(guó)發(fā)展基礎(chǔ)良好，國(guó)內(nèi)外也有許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究和討論。

1 輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用價(jià)值

相比于傳統(tǒng)的空氣供冷系統(tǒng)，輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，采用低溫?zé)崴鳛槔湓纯梢怨?jié)約大量的能源，減少能源消耗和CO2等溫室氣體的排放。其次，輻射方式傳熱可以避免空氣流動(dòng)帶來(lái)的不適感，從而提高空調(diào)的舒適性和健康性。

1.1 節(jié)能性及其研究

Bayoumi 以沙特阿拉伯的一所大學(xué)的教室為框架進(jìn)行研究，得出使用混合通風(fēng)方法，可以使輻射空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)更加節(jié)能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)將自然氣體和脫濕氣體混合使用時(shí)，通風(fēng)過(guò)程中的能耗可以顯著降低[6］。楊偉對(duì)輻射空調(diào)系統(tǒng)中可利用的幾種節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析，并得出結(jié)論：冰蓄冷技術(shù)和冷熱電聯(lián)供技術(shù)并不一定節(jié)能。輻射空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)可以與冰蓄冷技術(shù)結(jié)合，有利于新風(fēng)除濕和早晨輻射空調(diào)系統(tǒng)的啟動(dòng)。地源熱泵系統(tǒng)需要注意熱平衡問(wèn)題，而地表水源熱泵系統(tǒng)則需注意水體污染問(wèn)題[7］。R. Hu 等人基于北京的天氣條件，對(duì)輻射冷卻系統(tǒng)建筑進(jìn)行了分析，并比較了三種不同運(yùn)行策略的能源消耗和成本。最終，他們得出了OPON 和OPPN 策 略 比OPCN 策 略 更 節(jié) 能[8］。Dorit Aviv 等人提出了一種自然通風(fēng)結(jié)合新型薄膜輔助輻射供冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以增加新鮮空氣的流入量，還可以節(jié)省能源[9］。Joaquim Romaní等人對(duì)耦合地源熱泵的輻射墻體性能進(jìn)行了測(cè)試，并得出結(jié)論：該系統(tǒng)不僅可以降低能耗，還可以轉(zhuǎn)移峰值負(fù)荷和進(jìn)行夜間預(yù)冷[10］。Víctor Echarri-Iribarren等人通過(guò)對(duì)地中海住宅的輻射地板和使用陶瓷熱板的輻射墻壁進(jìn)行了年度能源需求和成本效益分析。最終，他們得出結(jié)論：輻射地板優(yōu)于輻射墻壁[11］。Vaibhav Rai Khare 等人的研究表明，PRCS 系統(tǒng)可以有效地滿足熱舒適性的要求，并且與其他輻射冷卻系統(tǒng)結(jié)合使用時(shí)，可以提供更好的節(jié)能效果[12］。Zhengrong Li 等人對(duì)輻射冷卻末端裝置進(jìn)行了能量使用效率和能耗節(jié)約的分析，并得出結(jié)論：與風(fēng)機(jī)盤(pán)管相比，輻射冷卻末端裝置的能耗節(jié)約更大，并且輻射供冷系統(tǒng)能夠提高供水溫度，因此，可以利用一些天然可用的熱源，具有良好的經(jīng)濟(jì)意義[13］。Ji-Su Choi 等人提出了在吊頂輻射板的基礎(chǔ)上增加一個(gè)機(jī)械電風(fēng)扇的方案。由于風(fēng)扇成本低廉且增加風(fēng)扇不會(huì)改變建筑的原始結(jié)構(gòu)，這個(gè)方案能夠提高輻射板的冷卻能力，同時(shí)降低能耗[14］。Rana Veer Pratap Singh 等人對(duì)輻射冷卻蓄熱系統(tǒng)的不同運(yùn)行策略進(jìn)行了分析，并得出結(jié)論：不同的運(yùn)行策略均可以達(dá)到節(jié)約能源的目的[15］。杜璟等人使用CFD 對(duì)局部輻射空調(diào)的節(jié)能性和熱舒適性進(jìn)行了研究。模擬結(jié)果顯示，在局部冷輻射空調(diào)系統(tǒng)中，與吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)相比，總換熱量顯著降低，有助于節(jié)省空調(diào)能耗并減少碳排放[16］。通過(guò)對(duì)不同的輻射供冷技術(shù)和系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了它們的能耗、節(jié)能性、熱舒適性和經(jīng)濟(jì)意義等方面。這些技術(shù)包括改進(jìn)通風(fēng)方法、輻射供冷獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)、冰蓄冷技術(shù)、自然通風(fēng)結(jié)合新型薄膜輔助輻射供冷系統(tǒng)、耦合地源熱泵的輻射墻體、輻射地板和使用陶瓷熱板的輻射墻壁等。這些技術(shù)在不同情況下具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)具體情況選擇最適合的方案。同時(shí)，這些技術(shù)的應(yīng)用可以有效地降低能耗、提高經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。

1.2 舒適性及其研究

Jonathan Grinham 等人提出了一種集成微流體供水回路的輻射板結(jié)構(gòu)，并針對(duì)平板、折疊板和之字板三種表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和模擬。研究結(jié)果表明，折疊板和之字板具有更高的冷卻速率，能夠更快地響應(yīng)供冷需求，并滿足環(huán)境要求[17］。Dorit Aviv 等人通過(guò)COVID-19，提出了一種完全輻射冷卻系統(tǒng)結(jié)合自然通風(fēng)的系統(tǒng)方案。該方案可以最多增加100 天的自然通風(fēng)時(shí)間，有助于提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少病毒傳播的風(fēng)險(xiǎn)[18］。Jiying Liu 等人通過(guò)數(shù)值分析研究了一種新型HRC 系統(tǒng)，并得出結(jié)論：相較于傳統(tǒng)的全空氣和CRC 系統(tǒng)，HRC 系統(tǒng)在室內(nèi)溫度高于正常的熱舒適溫度時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的熱舒適水平[19］。S. Y. Qin 等人基于人體熱舒適性提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的PMV 模型，通過(guò)模擬探討了熱舒適特性、設(shè)計(jì)和操作參數(shù)之間的關(guān)系。該模型可為基于專(zhuān)用新風(fēng)系統(tǒng)的輻射制冷板的設(shè)計(jì)提供參考[20］。Zhen Tian 等人在蘇州一座辦公樓中，研究了輻射天花板制冷和頂部空氣分布系統(tǒng)對(duì)居住者熱舒適性的影響。研究結(jié)果表明，采用輻射制冷技術(shù)可以有效地減少局部不舒適感，降低垂直溫度差和氣流速度，從而使總體不滿意度和不可接受率顯著降低[21］。Jiying Liu 等人進(jìn)行了多種不同地板輻射供冷系統(tǒng)的舒適性研究，結(jié)果顯示腳和小腿部位的等效溫度值較低，表明該部位的熱舒適度較差。值得注意的是，在所有情況下，整體的等效溫度都屬于較冷但舒適的熱感類(lèi)別，表明熱舒適度處于可接受的水平[22］。趙羽、江宏玲等學(xué)者對(duì)天棚輻射供冷系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能夠有效滿足建筑物的制冷、供暖需求。實(shí)踐表明，天棚輻射供冷系統(tǒng)不僅能夠?yàn)榻ㄖ锾峁┦孢m的室內(nèi)環(huán)境，而且能夠降低能源消耗，減少對(duì)環(huán)境的影響，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義[23-24］。Jasmin Anika G?rtner 等人認(rèn)為，為了提高辦公空間的熱舒適性，必須通過(guò)設(shè)計(jì)靈活性來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在此背景下，輻射天花板和地板冷暖系統(tǒng)相較于機(jī)械通風(fēng)更具有前景，成為解決靈活辦公空間的熱舒適性的有效方案[25］。K.Dharmasastha等人在溫暖潮濕地帶的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究了供水溫度和冷卻表面對(duì)TAGFRG 系統(tǒng)的影響。研究結(jié)果顯示，該系統(tǒng)可以在供水溫度高達(dá)18 ℃和20 ℃的情況下，全天保持90%的熱舒適性[26］。Omar A. Ismail 等人進(jìn)行了熱舒適實(shí)驗(yàn)，評(píng)估輻射供冷睡眠艙的性能。研究結(jié)果表明，輻射供冷睡眠艙是一項(xiàng)可行的技術(shù)。該研究可以進(jìn)一步擴(kuò)展，應(yīng)用于實(shí)際中[27］。以上研究成果表明，輻射制冷技術(shù)在室內(nèi)空調(diào)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，可以大幅度降低能耗，提高熱舒適性和空氣質(zhì)量，減少病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)等。未來(lái)的研究可以集中在兩個(gè)方面，即霧霾等空氣污染的凈化和減少病毒傳播。這些問(wèn)題對(duì)于目前的環(huán)境和公共衛(wèi)生等方面都具有重要的意義。

2 輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的缺點(diǎn)及其優(yōu)化

在輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，輻射冷表面會(huì)逐漸降溫，直至低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，此時(shí)水汽開(kāi)始在表面上凝結(jié)，形成露水。這一過(guò)程是由于空氣中的水汽在接觸到冷表面時(shí)失去了熱量而發(fā)生的[28］。然而，冷輻射板結(jié)露的出現(xiàn)將會(huì)對(duì)供冷效率、材料、室內(nèi)裝修等方面產(chǎn)生不利影響。具體而言，冷輻射板結(jié)露將導(dǎo)致供冷效率下降、材料受潮變形腐蝕、室內(nèi)裝修受損，甚至增加能耗等問(wèn)題[29］。因此，對(duì)于輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，必須充分考慮冷輻射板結(jié)露問(wèn)題，采取合理有效的措施加以應(yīng)對(duì)。此外，輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的散熱器散熱面積相對(duì)較小，而且熱傳導(dǎo)方式也比較特殊，采用輻射傳熱的方式，將會(huì)導(dǎo)致散熱速度較慢，從而影響系統(tǒng)的供冷能力。

2.1 防結(jié)露研究

針對(duì)輻射板表面結(jié)露問(wèn)題，主要有以下四種處理方法：一是將輻射板表面的露珠去除；二是將輻射板易結(jié)露表面空氣除濕；三是將輻射板結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改變輻射板換熱過(guò)程或是將冷表面與室內(nèi)濕熱空氣隔開(kāi)；四是采用運(yùn)行策略防止結(jié)露。

2.1.1 輻射板結(jié)露處理

為了應(yīng)對(duì)輻射板結(jié)露的問(wèn)題，可以采取將露珠從冷板表面去除的措施，以減少露珠在表面的停留時(shí)間?？紫槔椎热嗽谳椛淅浔砻嫔鲜褂酶呤杷牧?，并在表面增設(shè)槽道來(lái)集中收集露水。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，表明該輻射板可以消除結(jié)露現(xiàn)象產(chǎn)生的不良影響[30］。殷平等人通過(guò)使用相分離技術(shù)，將一些商品化的強(qiáng)疏水性材料和強(qiáng)黏性材料，用于對(duì)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中常見(jiàn)的金屬表面進(jìn)行防凝露處理，并進(jìn)行防結(jié)露實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明，該方法具有明顯的抗結(jié)露效果[31］。Xinghua Wu 等人制備的可噴涂的聚酯-SiO2抗冷凝涂層確實(shí)是一種很好的解決方法。這種涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，可以抑制冷凝物的形成并促進(jìn)冷凝物的脫離，從而有效減少冷凝風(fēng)險(xiǎn)[32］。鄭曉光基于激光刻蝕法結(jié)合熱處理方法,使有機(jī)物吸附于微納米復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)制備超疏水表面，其防結(jié)露效果表現(xiàn)良好[33］。王山林通過(guò)改良天花板，使用超疏水納米涂層在冷表面上防止結(jié)露。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)分析，得出該方法具有一定的處理結(jié)露的能力[34］。該方案對(duì)于防止結(jié)露問(wèn)題具有一定的解決效果。Wanhe Chen 等人制備海泡石基濕度控制涂層。這種涂層采用10%的KCl 溶液處理的海泡石制成，具有很好的吸濕/脫濕特性，可以延長(zhǎng)輻射制冷板的表面冷凝時(shí)間，從而有效地降低結(jié)露的風(fēng)險(xiǎn)[35］。Ziwen Zhong 等人通過(guò)在典型室內(nèi)條件下進(jìn)行的冷凝實(shí)驗(yàn)，探究了超疏水鋁板表面的抗冷凝能力及其對(duì)輻射冷卻面板冷卻性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比于普通的金屬表面，超疏水表面具有更好的抗冷凝能力，可以有效減少表面冷凝水滴的數(shù)量和使水滴縮小。在輻射冷卻面板的應(yīng)用中，超疏水表面的抗冷凝能力顯著提高了其冷卻效率[36］。李逸姝等人通過(guò)改變輻射末端結(jié)構(gòu)，將輻射板豎直安裝，并增設(shè)了一個(gè)輻射罩來(lái)改變輻射方向。同時(shí)，豎直安裝的輻射板能夠在結(jié)露時(shí)自動(dòng)將水珠收集至溝槽內(nèi)，使得輻射系統(tǒng)能夠在結(jié)露狀態(tài)下正常運(yùn)行，并獲得更大的供冷量[37］。在對(duì)輻射冷板表面進(jìn)行疏水處理外，Haida Tang 等人還提出了一種新型的脈寬調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)采用開(kāi)關(guān)電磁閥來(lái)控制輻射金屬板的工作狀態(tài)，通過(guò)在20 min 的恒定通電時(shí)間和可調(diào)的斷電時(shí)間組成的調(diào)制周期內(nèi)，形成輻射表面的冷凝-蒸發(fā)循環(huán)，以確保在通電期間產(chǎn)生的板面冷凝水完全蒸發(fā)[38］。為了去除輻射板上露珠，研究人員采取了多種措施。其中包括在輻射冷表面上使用高疏水材料，豎直放置輻射板自動(dòng)收集露珠和增設(shè)槽道來(lái)集中收集露水以及采用脈寬調(diào)制技術(shù)來(lái)形成冷凝-蒸發(fā)循環(huán)。確實(shí)，這些方法都是針對(duì)已經(jīng)結(jié)露的輻射板進(jìn)行處理，通過(guò)使用毛細(xì)力或蒸發(fā)等方法來(lái)去除凝露。雖然這些方法可以在一定程度上減輕結(jié)露帶來(lái)的影響，但并不能從根本上解決結(jié)露問(wèn)題。因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)仍存在結(jié)露階段，制冷效果肯定會(huì)受到一定的影響。

2.1.2 空氣除濕處理

楊江濤等人在頂板輻射板基礎(chǔ)上加入了機(jī)械通風(fēng)，并模擬了西安市天氣下，室內(nèi)天花板輻射板在0～3 人的情況下的結(jié)露現(xiàn)象。通過(guò)分析，得出了在不同人數(shù)下以防止結(jié)露現(xiàn)象需要加入的通風(fēng)量[39］。趙明橋和Haiwen Shu 等人提出了在毛細(xì)管輻射空調(diào)扇中增設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)和冷凝盤(pán)管，在使用一臺(tái)冷水機(jī)為除濕冷凝盤(pán)提供冷水源的情況下，通過(guò)冷凝除濕來(lái)防止結(jié)露[40-41］。Aliihsan Koca 等提出了冷凝板與輻射冷卻系統(tǒng)串聯(lián)的冷卻除濕策略，并對(duì)冷凝板除濕性能進(jìn)行測(cè)量，效果較為明顯[42］。Moon Keun Kim 等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種新型Airbox 冷卻和除濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠很好地降低結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)并提供冷卻空氣[43］。涂敏通過(guò)使用溶液除濕的方法來(lái)防止輻射板冷表面結(jié)露，該方案的效果明顯[44］。蘇蒙等人對(duì)輻射供冷和置換通風(fēng)系統(tǒng)地板進(jìn)行了數(shù)值模擬，并確定了可以通過(guò)增大送風(fēng)量以及控制送風(fēng)濕度來(lái)應(yīng)對(duì)房間內(nèi)人數(shù)增多引起的結(jié)露現(xiàn)象[45］。將室內(nèi)空氣除濕的方法有很多種，包括使用通風(fēng)、冷凝除濕與溶液除濕以及增大送風(fēng)量和控制送風(fēng)濕度等方法。這些方法都能有效地減少結(jié)露現(xiàn)象對(duì)輻射板的影響，并提高其冷卻效率。但由于增加了其他方面的設(shè)備，增加了成本以及能耗。或是溶液除濕方法，其在實(shí)際中很難得到應(yīng)用。

2.1.3 輻射空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

Yan Wang 等人提出了一種內(nèi)部帶有翅片換熱器的封閉空腔輻射系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用制冷劑直接膨脹方式下的翅片式換熱器，在大面積、大溫差下實(shí)現(xiàn)傳熱。該系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生結(jié)露問(wèn)題[46］。Yifan Wu等人提出了一種將集成換熱器和扁平熱管耦合的輻射冷卻終端。該終端僅使用扁平熱管進(jìn)行顯熱傳遞，并使用熱交換器進(jìn)行冷卻和除濕[47］。此外，將輻射冷板表面接觸的空氣與室內(nèi)濕熱空氣隔開(kāi)也是一個(gè)防止輻射冷板結(jié)露的方法。周根明等人通過(guò)耦合貼附式新風(fēng)系統(tǒng)與墻壁式輻射板，使輻射冷表面形成一個(gè)空氣湖，將室內(nèi)濕熱空氣隔開(kāi)以防止結(jié)露。實(shí)驗(yàn)表明，該方法防止結(jié)露的效果明顯[48］。趙英博等人對(duì)不同送風(fēng)方式下輻射板結(jié)露問(wèn)題進(jìn)行了研究，并對(duì)普通送風(fēng)和貼附射流進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。研究總結(jié)得出，兩種送風(fēng)方式都有防止結(jié)露的作用。此外，新風(fēng)貼附射流送風(fēng)強(qiáng)化了輻射冷板表面與室內(nèi)的對(duì)流換熱，使溫度更高，更加遠(yuǎn)離露點(diǎn)溫度。因此，新風(fēng)貼附射流送風(fēng)的防結(jié)露能力比普通送風(fēng)更強(qiáng)[49］。Daoming Xing 等人提出了一種紅外透明罩的方案并進(jìn)行理論研究，建立并驗(yàn)證了輻射傳熱模型。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行性能研究，得出了真空層具有極好的防結(jié)露能力[50］。Huijun Wu 等人則通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在輻射冷板表面與室內(nèi)空氣間設(shè)置多層高透過(guò)紅外膜將表面與室內(nèi)空氣隔開(kāi)，輻射冷板表面溫度能在低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度下正常運(yùn)行[51］。

2.1.4 防結(jié)露策略研究

Qiang Si等人對(duì)一種感應(yīng)輻射空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行和冷凝特性進(jìn)行研究。分析了質(zhì)量傳遞系數(shù)、冷凝溫度和冷凝速率等指標(biāo)，并收集達(dá)到穩(wěn)態(tài)室內(nèi)熱環(huán)境所需的時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)態(tài)時(shí)，輻射感應(yīng)單元的熱傳遞性能主要受空氣溫度的影響；而在發(fā)生冷凝時(shí)，空氣流量對(duì)冷凝速率的影響更大。因此，保持空氣溫度能更好地保持穩(wěn)態(tài)環(huán)境下不結(jié)露，而在冷凝條件下，保持主要空氣溫度并調(diào)節(jié)主要空氣流量，能更快地穩(wěn)定室內(nèi)熱環(huán)境[52］。Zhang 等人的研究主要針對(duì)室內(nèi)濕度的變化規(guī)律，提出在運(yùn)行時(shí)提前1 h 開(kāi)啟通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)降低結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)[53］。蒲丁端以深圳市一棟辦公建筑作為對(duì)象，進(jìn)行模擬仿真。針對(duì)防結(jié)露控制滯后的問(wèn)題，提出了基于露點(diǎn)溫度預(yù)測(cè)的變風(fēng)量?jī)?yōu)化控制策略，其效果良好[54］。朱赤提出一種新型誘導(dǎo)送風(fēng)與輻射復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，并針對(duì)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能及影響因素、防結(jié)露效果，以及變工況動(dòng)態(tài)運(yùn)行與室內(nèi)環(huán)境響應(yīng)特性等展開(kāi)理論和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，增大風(fēng)機(jī)風(fēng)量可以縮短啟動(dòng)時(shí)間，在啟動(dòng)階段增大風(fēng)機(jī)風(fēng)量和供水溫度可以解決系統(tǒng)冬季供熱效果差的問(wèn)題；通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，可以提高系統(tǒng)供熱量與需求量的匹配性,在低負(fù)荷工況以純輻射模式供暖，可以降低系統(tǒng)能耗[55］。輻射板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和防結(jié)露策略都是杜絕結(jié)露產(chǎn)生，避免結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。但防結(jié)露策略為了防止結(jié)露而降低了供冷量，在供冷方面不如結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.2 供冷量研究

近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)于輻射板供冷方面的研究可以分為以下兩種類(lèi)型：首先，研究輻射板供冷量相關(guān)因素，包括熱源形式、供水溫度、供水流速等因素，以探究這些因素對(duì)輻射板供冷量的影響。其次，研究如何優(yōu)化輻射板的供冷量，包括改進(jìn)輻射板結(jié)構(gòu)、改變輻射板表面換熱等方法，以提高輻射板的供冷效率和性能。

2.2.1 供冷量相關(guān)研究

Mohammad Hakim Mohd Radzai 等人針對(duì)蛇形設(shè)計(jì)的輻射散熱板，使用CFD 方法進(jìn)行了性能數(shù)值分析研究。通過(guò)比較一進(jìn)一出、兩進(jìn)兩出和三進(jìn)三出三種不同管道構(gòu)型的性能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)兩進(jìn)兩出結(jié)構(gòu)具有最高的供冷量[56］。Xiaolei Niu等人探究了內(nèi)部熱源和兩種不同的外部熱源對(duì)輻射空調(diào)供冷量的影響，并驗(yàn)證了熱源形式對(duì)輻射制冷末端的冷卻能力具有一定影響[57］。葉立飛等人的研究探究了輻射板中換熱盤(pán)管的管間距對(duì)其換熱性能的影響，并發(fā)現(xiàn)在固定尺寸下，采用變管間距排列可以提升冷輻射板的換熱性能[58］。侯波等人采用Fluent軟件對(duì)毛細(xì)管網(wǎng)頂板進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得出供水溫度對(duì)毛細(xì)管供冷量的影響較大，供水流速變化對(duì)供冷量的影響很小，輻射板的材料對(duì)供冷量存在一定的影響[59］。輻射供冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化需要考慮多種因素，包括但不限于熱源形式、供水溫度、供水流速、換熱盤(pán)管管間距和輻射板材料等。這些因素會(huì)對(duì)輻射供冷系統(tǒng)的性能產(chǎn)生重要影響，需要在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行充分考慮。

2.2.2 供冷量?jī)?yōu)化

Janusz Wojtkowiak 等人提出了一種波紋表面的輻射板，通過(guò)增加換熱面積和提高自然對(duì)流能來(lái)增強(qiáng)供冷性能[60］。Mi-Su Shin 等人提出了一種開(kāi)放式結(jié)合空氣循環(huán)器的供冷系統(tǒng)，其制冷量有較大提高[61］。Baisong Ning 等人提出了三種基于帶稀薄空氣層的輻射板的改造模型，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及模擬測(cè)試性能，結(jié)果表明，供冷性能均有所提升[62］。張順波等人在輻射板內(nèi)部增加了一個(gè)空氣夾層，使得輻射冷表面溫度更加均勻。在不結(jié)露的情況下，輻射表面能夠達(dá)到更低的平均溫度，從而獲得更高的供冷量[63］。楊繪乾等人提出了一種填充液式吊頂冷輻射板，該設(shè)計(jì)使輻射板表面均勻性得到提高，板面溫差小，從而提高了供冷量[64］。宗天晴等人提出了一種在輻射空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上耦合一個(gè)冷源新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)在完全滿足供冷需求的同時(shí)，提供了較高的舒適度和空氣質(zhì)量[65］。Mohamed Mosa 等人在對(duì)經(jīng)典的蛇形流體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，采用枝狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為冷卻板提供了更大的自由度。在此類(lèi)結(jié)構(gòu)的支持下，冷卻板的性能得到了顯著的提高，具有更多的冷卻能力和更少的泵送功率。研究還發(fā)現(xiàn)，頂篷式設(shè)計(jì)在這一研究中發(fā)揮了非常重要的作用[66］。此外，將板向更緊湊的方向進(jìn)行演化也是一種提高冷卻能力的有效方式，為新型冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要的思路。

3 結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要通過(guò)以下幾種方式對(duì)輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行研究：改變輻射板材料和結(jié)構(gòu)，優(yōu)化供冷的傳熱過(guò)程，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或模擬以尋找優(yōu)化策略并驗(yàn)證可行性；耦合新風(fēng)系統(tǒng)或除濕系統(tǒng)以及增加收集處理露珠裝置來(lái)解決輻射板冷表面結(jié)露問(wèn)題，從而使輻射空調(diào)系統(tǒng)能夠在更低的供水溫度下正常運(yùn)行以獲得更高的供冷量；利用數(shù)值模擬或?qū)嶒?yàn)測(cè)試研究輻射空調(diào)系統(tǒng)中的鋪設(shè)位置、鋪設(shè)方式、供水參數(shù)、環(huán)境變量、不同送風(fēng)方案等對(duì)輻射空調(diào)系統(tǒng)的供冷量的影響；研究輻射空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性，以進(jìn)一步滿足室內(nèi)環(huán)境的人體熱舒適性需求；深入研究一些特定問(wèn)題，如輻射板對(duì)結(jié)露速度的影響因素以及在太陽(yáng)光直射時(shí)對(duì)輻射的吸收率和供冷能力的研究等。

盡管經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者的研究，人們對(duì)輻射空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和節(jié)能性已有了很大的認(rèn)識(shí)，但結(jié)露仍是輻射空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)的一大阻力。目前，人們對(duì)結(jié)露現(xiàn)象的應(yīng)對(duì)策略仍處于治標(biāo)不治本的階段，主要通過(guò)增加除濕策略或控制供水溫度和供水方案等方式來(lái)解決表面結(jié)露問(wèn)題，但這些策略無(wú)法從根本上解決輻射板表面結(jié)露，仍存在結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)。因此，筆者建議更深入地研究輻射板表面結(jié)露的本質(zhì)，以根除結(jié)露問(wèn)題。