表面輻射換熱係數是指建築中表征某圍護結構表而與其他相對應的固體表面(別的結構表面、人體表面等)輻射換熱性能的參數。即當圍護結構表面與其他相對應表而的溫差為1K(1℃)時，單位時間在單位面積通過輻射所交換的熱量。單位為W/(m2K)。其值與進行輻射熱交換表面的黑度、表面熱力學溫度及平均角係數等有關。近似計算可用周圍環境溫度代表對應表面的平均溫度。
基本介紹
- 中文名：表面輻射換熱係數
- 外文名：Surface radiant heat transfer coefficient
- 學科：生態工程
- 領域：環境科學
簡介,輻射冷表面對流換熱係數研究,風速對流換熱係數的影響,溫差對流換熱係數的影響,高層建築採暖的表面輻射換熱係數,
簡介
根據熱舒適理論，採用直接作用於人體的輻射換熱方式時，即使在冬季室內空氣溫度相對較低，或夏季室內空氣溫度相對較高的條件下，仍可以使人處於舒適狀態。並且通過實驗證明輻射換熱創造的室內環境條件比較符合人體熱舒適時所習慣的輻射散熱與對流散熱的比例關係。與傳統的對流換熱方式相比，輻射換熱方式具有相對明顯的舒適性和節能性，近年來輻射供冷（暖）成為人們研究的熱點之一。通過對房間內各表面的對流換熱及其間的輻射換熱狀況進行分析，有助於深入了解輻射供冷（暖）房間內的熱力工況，並且通過分析可 知，此時輻射換熱是決定房間熱力工況的主要換熱方式。首先，從要分析的對象出發，任意房間可看作由所有圍護結構表面組成的封閉空間，圍護結構表面均可看成灰體，假設房間各圍護結構表面溫度分布均勻，則根據輻射換熱理論，房間內任一圍護結構內表面的淨輻射換熱量可用下式計算。
輻射冷表面對流換熱係數研究
結合相關理論知識與計算流體動力學模擬軟體，對不同複合式空調系統房間室內熱環境氣流組織進行數值模擬，主要內容包括物理模型的建立、格線的劃分、邊界條件的設定、不同工況下的輻射冷板與室內空氣的對流換熱係數的計算，並擬合了對流換熱係數關於風速的經驗關聯式。建立了簡化幾何模型後要生成合適的格線進行模擬。CFD 模擬軟體的計算結果的精度將很大程度取決於格線生成的質量。格線主要分為結構化格線，非結構化格線和混合格線。結構化格線主要分為四邊形格線和六面體格線。這種格線區域中，所有內部節點的毗鄰單元相同，格線節點排列有序，在計算流體表面應力集中的情況時較為適用，採用參化或樣條插值達到曲面及空間的擬合，生成的格線質量好，與實際模型相比差異更小。當內部節點的毗鄰單元不同時，便生成的是非結構化格線，格線節點分布具有隨意性，沒有規律。此時，不同節點的相鄰格線數是不同的。三角形格線（二維）、四面體格線以及五面體格線（三維）都屬於常用的非結構化格線。結構化格線與非結構化格線各有劣勢，因此，便產生了結構化/非結構化混合格線和自適應直角格線，可以避免前者的不足。
風速對流換熱係數的影響
相同冷板位置下不同送風形式時的對流換熱係數（距離冷板 0.1m 處）
hca-地板送風系統對流換熱係數，W/m2·K；
hcx-下送風系統對流換熱係數，W/m2·K；
hcc-側送風系統對流換熱係數，W/m2·K；
hcd-頂送風系統對流換熱係數，W/m2·K。
當輻射冷板分別位於房間頂板、側牆及地板時，在距離冷板 0.1m 處，不同送風形式下冷板與房間空氣間的對流換熱係數隨送風速度的增加均呈逐漸增大的趨勢，當送風速度在 0.2m/s~2.0m/s 範圍內變化時，若採用頂板供冷，頂送風時對流換熱係數可最大達到3.97W/m2·K，下送風時達到 4.47W/m2·K；側送風時達到 4.08W/m2·K，三種送風形式的差別不大，頂送風與下送風時有波動，側送風時的變化趨勢較穩定；若採用地板供冷，可知，地板送風時對流換熱係數可達到1.25W/m2·K，頂送風時對流換熱係數可達到 1.17W/m2·K，下送風時達到 1.04W/m2·K，側送風時達到1.21W/m2·K；若採用側牆供冷，頂送風時對流換熱係數最大可達到2.53W/m2·K，下送風時達到 2.43W/m2·K，側送風時達到 2.56W/m2·K，其中採用側送風形式時能得到更好的換熱效果。可見在距離輻射冷板最近處對流換熱效果最好，頂板供冷的效果優於地板供冷與側牆供冷。
溫差對流換熱係數的影響
各種輻射冷板位置下對流換熱係數與室內空氣溫差的關係。風速為0.2~2.0m/s 時，若採用下送風系統，地板供冷時冷板的對流換熱係數在 ΔT=1~4℃的範圍內變化，並且變化不大，但是增加風速會較大地影響室內空氣與輻射冷板間的溫差，而溫差對其對流換熱係數影響不大；頂板供冷與側牆供冷時冷板的對流換熱係數在 ΔT=0.5~2.0℃的範圍內變化，對流換熱係數在不同溫差時的波動較大；若採用頂送風系統，地板供冷時冷板的對流換熱係數在ΔT=0.95~1.6℃的範圍內變化，波動範圍較小；側牆供冷時冷板的對流換熱係數在溫差範圍為 ΔT=0.95~1.8℃內浮動，並且隨溫差變化幅度較大，頂板供冷時的溫差變化範圍是 1.5~1.9℃，並且此時對流換熱係數受之影響變化較大；若採用側送風系統，地板供冷時冷板的對流換熱係數在 ΔT=1.8~3.1℃的範圍內變化，但整體受溫差影響不大；頂板供冷與側牆供冷時冷板的對流換熱係數則在 1.5~1.8℃範圍內有較大起伏，與溫差變化的關係更大。
高層建築採暖的表面輻射換熱係數
高層建築物的高層部分，其周圍很少受其它建築物禁止，夜間天空溫度很低，使高層建築物高層部分增加了向天空輻射的熱量，而周圍的一般建築物向高層建築物高層部分的輻射熱量卻很微小，因此高層部分的外表面的輻射換熱係數也顯著增大。高層部分外表面對流換熱係數加大，輻射換熱係數加大，所以加大了高層部分圍護結構的傳熱係數。
