舒适节能辐射空调技术原理及应用

舒适节能辐射式供暖空调技术原理及应用辐射式供暖空调简称辐射空调，房地产行业最早称为三恒

2

技术背景20世纪初，开利（Carrier）博士发明了传统对流空调，该空调通过对流末端以空气对流换热方式进行降温或升温，人体的散热以空气对流为主。传统对流空调系统示意图技术背景Willis

H.Carrier320世纪70年代，方格（Fanger）教授提出人体热平衡及热

舒适理论(PMV-PPD)。人体热平衡方程M-W-

C-

R

-

E

-

S=0

技术背景Povl

O.

Fanger45Povl

O.

Fanger辐射散热对流散热人体热舒适状态下的散热比例45～50%25～30%

技术背景汗液蒸发和呼吸散热25～30%20世纪90年代，

在人体热舒适理论的指导下，

奥利森（Olesen）教授等学者开始研究辐射空调技术。辐射空调

通过辐射末端以辐射换热方式进行降温或升温，人体的

散热以辐射为主。辐射空调系统示意图技术背景Bjarne

W.Olesen6

top

-体感温度

tr

-平均辐射温度ta

-空气温度体感温度：反映了室内空气温度和平均辐射温度的综合作用。

影响人体热舒适的室内温度7

tj

-某个表面温度

Aj

-某个表面面积平均辐射温度：反映了所有房间表面温度的综合作用。

影响人体热舒适的室内温度8舒适等级等级描述不满意率

PPD（%）人员热舒适PMV

(-)室内体感温度top

(℃)夏季冬季夏季冬季I热舒适度

较高PPD≤10%0≤PMV≤0.5-0.5≤PMV≤022℃≤top≤24℃II热舒适度

一般10%<PPD≤20%0.5<PMV≤1.0-1.0≤PMV<-0.526℃<top≤28℃18℃≤top<22℃根据国家标准GB50785及GB50736，不同舒适等级下人员热感觉PMV及室内体感温度的变化范围如下表所示。根据Fanger教授热舒适理论，考虑节能要求，较高舒适水平条件下夏季室内体感温度应该设为26℃。

影响人体热舒适的室内温度24℃≤top≤26℃9

人体热舒适性理论分析室内热环境舒适性理论分析模型房间模型数学模型10空调形式城市设定温度空气温度顶/地表

面温度外墙温度外窗温度内墙温度平均辐

射温度体感温度舒适等级辐射空调北京26.026.023.226.529.625.525.525.7I西安26.026.022.926.429.525.425.425.7I上海26.026.023.126.529.325.425.425.7I广州26.026.023.126.729.225.525.425.7I对流空调北京26.026.026.527.530.426.526.826.4II西安26.026.026.527.530.426.526.826.4II上海26.026.026.527.530.126.526.726.4II广州26.026.026.527.730.026.526.826.4

II

人体热舒适性理论分析室内稳态热环境舒适性理论分析结果理论上，稳态条件下辐射空调房间室内舒适等级高于对流空调房间！11辐射空调房间

对流空调房间理论上，动态条件下辐射空调房间室内体感温度稳定时间

明显小于对流空调房间！

人体热舒适性理论分析室内动态热环境舒适性理论分析结果空气温度平均辐射温度体感温度12N=Q/COP式中Q-

系统供冷量；COP是能效比，与供水温度有关；对流空调7℃供水温度COP=5.5

，辐射空调16℃供水温度COP=8.0，相比提高45%

。。

系统能耗理论分析1）冷水机组能耗主机能耗与系统供冷量及能效比有关，如下所示冷水机组辐射空调对流空调13

系统能耗理论分析（2）输配系统能耗输配能耗与其出口流量、压

力、效率有关，如下式所示。N=9.81×G

×H/η式中G-循环水泵或风机流量；H-水泵扬程或风机风压；η

是效率由于水的密度及比热分别是空气的800倍及4倍，输配相同冷量下辐射空调的输配系

统流量、尺寸及能耗将明显小于对流空调系统对流空调用风机

辐射空调用水泵14。该大楼对称分布，一边采用楼板埋管式辐射供暖/供冷系统（辐射空调)

，一边采用

变流量全空气系统（对流空调）。两边的灯光、工作人员和建筑围护结构均一致。室外最大空气温度和露点温度分别为46℃和25℃。测试建筑为

印度Infosys软件公司办公大楼，面积为23226m2，如下图所示。

舒适节能性实测分析15辐射空调房间约有76%

的工作人员感到舒适及满意，而对流空调房间仅有67%的工作人员感到舒适及满意。因此，辐射空调的舒适度明显高于对流空调。舒适性测试结果如下所示，其中RadiantSystem是辐射空调，VAVSystem是对流空调

舒适节能性实测分析16如图所示，辐射空调系统消耗了25.7KWh/m2

，而对流空调系统消耗了38.7KWh/m2

，因此辐射空调系统能耗比对流空调系统减低了33.6%。节能性测试结果如下所示，其中Radiant是辐射空调，Conventional是传统对流空调

舒适节能性实测分析17通过对比可知，辐射空调系统冷水机组和输配系统能耗分别为18.2

KWh/m2

和6.7KWh/m2

，显著低于对流空调系统冷源能耗（23.2

KWh/m2和14.3

KWh/m2

）。节能性测试结果如下所示，其中RadiantSystem是辐射空调，VAVSystem是对流空调

舒适节能性实测分析18作用原理：空气对

流热交换降温加热，

容易产生吹风感及

噪声等，舒适度

较低，采用低温冷

源高温热源能耗高，节能性差作用原理：表面

辐射热交换降温

加热，无风感及

噪声等，舒适度

较高，采用高温

冷源低温热源能

耗低，

节能性好

对流空调VS辐射空调BjarneW.Olesen辐射空调系统对流空调系统Willis

H.Carrier辐射空调末端类型楼板埋管式嵌入式装配式管径16~20mm3~4mm8~

12mm传热性能较弱一般较强均热性能一般较差较好热响应性能非常慢较慢一般室温控制能力较弱一般较强应用范围集中式辐射空调集中式辐射空调分户式辐射空调辐射空调末端传热性能强、均热性能好、热响应快是未来发展趋势！

辐射空调末端20

辐射空调末端辐射空调末端热性能测试标准如下（修订

中）测试标准将新增热阻、表面温度均匀度、热响应时间等合理评价辐射末端传热性能、均热性能、热响应性能。21

辐射空调应用深圳疾控预防控制中心北京大兴国际机场万达如园高端小区金茂府科技住宅希尔顿酒店中央电视台国家行业标准：

《建筑装饰装修工程质量验收标准》

GB

50210

《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB

50242

《通风与空调工程施工质量验收规范》GB

50243

《建筑电气工程施工质量验收规范》GB

50303

《空调通风系统运行管理规范》

GB50365

《通风与空调工程施工规范》GB

50738

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB

50736

《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015

《辐射供暖供冷技术规程》JGJ

142

《住宅新风系统技术标准》JGJ/T440建议之一：注重辐射空调系统设计、施工及运维的标准化

辐射空调应用23协会团体标准：

《毛细管网辐射供暖供冷施工技术规程》T/CECS433

《温湿度独立控制空调系统工程技术规程》T/CECS

500

《户式辐射空调技术规程》T/CECS

1166

《装配式地面辐射供暖供冷系统技术规程》T/CECS

1274

《预制吊顶辐射板加独立新风空调系统技术规程》T/CECS

1468

《辐射空调性能评价标准》T/CECS(报批中)住建部技术导则：《户式中央空调系统技术导则》

（送审中）建议之一：注重辐射空调系统设计、施工及运维的标准化辐射空调应用24

应对“双碳”的优势辐射空调系统采用的空气源热泵或地源热泵均为可再生能源，属于

补贴或推广的范围，对建筑节能减碳具有重要的贡献。

绿色建筑节能改造辐射空调系统具有较大的节能减碳潜力，可结合绿建改造项目进行

节能改造，提升建筑品质。

辐射空调应用建议之二：充分挖掘辐射空调系统的价值25

健康建筑《健康建筑评价标准T/ASC02-2016》六个部分中舒适占有最大的比重，

如果采用辐射空调系统，舒适的得分最高。

技术融合现有推广的超低能耗建筑、近零能耗建筑等，如果完全照搬被动房的标准，其舒适度难以保障，可以与辐射空调系统完美结合。

辐射空调应用建议之二：充分挖掘辐射空调系统的价值26