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1、围护结构内表面辐射温度与辐射散热量的测试分析广东工业大学建设学院 杨晚生 梅胜中国人民解放军 92323 部队 张丽洁摘要 本文在实验测试的基础上，对夏热冬暖地区典型公共建筑围护结构内表面温度状况和辐射散热量进行了实验测试分析，摸清了测试期间典型公共建筑围护结构内表面温度的变化特点和辐射散热量的基本规律，为改善室内舒适性环境提出了定量控制指标和计算分析依据。关键词 公共建筑 围护结构 表面辐射温度 测试1 引言引言建筑围护结构内表面辐射温度是影响人体与周围环境辐射换热的主要参数，也是影响室内热环境舒适性的重要因素。为了定量评价室内热环境质量状况，需要计算人体与围护结构内表面之间的辐射散热量，而
2、内表面辐射温度就是计算辐射散热量的基础数据；同时，内表面辐射温度直接对人体产生热辐射，影响室内居住者的健康和舒适产生直接影响。在炎热环境中，夏季室内过热的原因除了夏季气温高以外，主要是通过围护结构高温表面的长波辐射和通过窗口进入的太阳辐射造成的；同样寒冷地区的外围护结构内表面温度过低，将产生冷辐射，从而影响室内热环境及人体舒适性。因此确定建筑围护结构内表面辐射温度和辐射散热量是定量评价室内热环境的重要计算参数。2 基本概念及计算原理基本概念及计算原理2.1 平均辐射温度的定义平均辐射温度的定义围护结构表面平均辐射温度是指在一个给定的环境条件下，假定所有表面温度都是平均辐射温度时，人体与该环境进
3、行辐射换热量将与原表面温度情况一致，工程上常用各表面的温度乘以面积计权的平均值计算，其计算公式为1： （1）nnn MRTAAATATATATLL212211式中：T1，T2，Tn各表面温度，K；A1，A2，An各表面面积，m2；TMRT房间平均辐射温度，K。2.2 辐射散热量的计算辐射散热量的计算人体与围护结构内表面的辐射换热量直接影响着室内热舒适性，周围壁面温度低时会产生冷辐射，当冷辐射散热量过大时，会引起人体的辐射过冷失热；当周围物体表面辐射温度过高时，会引起中暑等热不舒适感觉，因此，控制人体与周围物体表面的热辐射在舒适范围之内是建筑热环境舒适性的重要保证之一。一般人体与周围物体之间的辐
4、射散热可按照下式进行计算23： （2）)(44 rcleffclTTffR式中 人体表面的发射率；16 ；斯蒂芬波尔兹曼常数，5.6710-97. 08W/（m2K） ；人体姿态影响有效表面积的修正系数；取 0.72；人体表面温度，K，取efffclT；KTcl307围护结构内表面平均辐射温度，K。rT3 测试建筑基本情况本次测试建筑的基本情况见表 1。表 1 实验测试典型公共建筑基本情况编号建筑面积 (m2)建筑功能建筑基本情况描述G-01-活动休闲地面为 600600 白灰色地面砖，外墙厚 250mm，外贴马赛克瓷砖（浅色） ，平 均层高 2.8m。8 楼(顶层)。G-02195.0(小)
5、 588.0(大)体育休闲地面为木地板，外墙厚 230mm，屋顶为波形铁皮瓦，蓝色厚布作隔热层，平均 层高 6.8m。G-0323.4办公建筑内设 KF-26W-039 美的分体空调，屋顶为空心预制楼板，外墙厚 260mm，外墙 外表面为白色瓷砖，内墙为白色涂层。G-04-酒店建筑内设 KF-26W-039 美的分体空调，屋顶为空心预制楼板，外墙厚 260mm，外墙 外表面为白色瓷砖，内墙为白色涂层。 G-058035.2商业建筑内设中央空调系统，外墙厚为玻璃幕墙和实心粘土砖。G-06189.2健身休闲地面为木地板，四周皆为外墙，屋顶无隔热层，其上覆土 100mm 厚，为种植 屋面，但无植物，
6、层高 4.0m。G-07363.5办公建筑地面为灰色瓷砖，外墙为淡黄色墙漆，外墙厚 250mm(实测)，屋顶设隔热层， 层高 2.6m(吊顶)。 G-08-饭店建筑地面为灰色瓷砖，外墙厚 240mm，位于三层，层高 3.0m。 G-0950.5办公建筑地面为灰色瓷砖，外墙厚 210mm，位于三层，层高 2.8m，内设空调。 G-1024.0宾馆建筑地面为白色瓷砖，外墙厚 220mm，层高 2.4m，内设空调。G-1139.8宾馆建筑地面为深色地毯，外墙厚 290mm，层高 2.4m，内设空调，外饰面为马赛克墙 面。G-1222.8办公建筑地面为灰色瓷砖，外墙厚 210mm，层高 3.0m，内设
7、空调，外饰面为马赛克墙 面。4 测试结果及分析测试结果及分析4.1 测试结果测试结果根据实验测试数据计算得各房间围护结构内表面平均辐射温度见表 2：表 2 实验测试建筑围护结构内表面辐射温度房间编号东墙温度南墙温度西墙温度北墙温度东窗温度南窗温度西窗温度北窗温度地板温度屋顶温度辐射温度A32.9-34.433.330.6-31.331.335.332.9Max34.0-36.333.933.5-36.732.436.535.2G01Min32.0-32.732.328.4-29.030.233.631.3A29.4-28.829.7-29.434.546.033.0Max32.3-32.034
8、.7-35.938.256.238.2G02Min26.6-25.726.2-25.831.030.027.6A27.325.128.223.6-29.6-24.028.727.7Max29.826.630.824.8-31.6-25.836.329.4G03Min25.223.726.422.5-26.2-22.623.424.3G04A27.727.928.727.9-32.8-27.327.928.6Max29.629.829.829.2-38.4-29.429.830.9Min26.426.827.626.8-27.4-26.026.626.8A27.527.426.027.8-27.
9、526.327.1Max28.928.727.229.6-29.227.228.5G05Min25.625.824.826.2-25.224.625.4A27.227.227.427.2-27.5-27.327.027.3Max27.827.428.528.4-34.3-29.028.329.1G06Min26.627.026.926.3-25.0-26.726.026.4A-29.4-29.4-29.9-29.429.329.5Max-31.0-30.9-32.4-30.931.031.3G07Min-28.3-28.1-28.7-28.428.528.4A26.927.627.128.02
10、8.4-28.7-27.728.327.8Max27.828.828.029.029.2-30.4-28.229.228.8G08Min26.026.426.227.027.6-27.0-27.227.426.9A26.226.026.126.327.4-27.226.426.526.5Max27.226.826.827.428.6-28.427.427.827.6G09Min25.225.225,425.226.2-26.025.425.225.5A30.225.225.425.128.7-25.325.426.5Max32.426.626.626.632.2-26.827.028.3G01
11、0Min28.023.824.223.625.2-23.823.824.6A-26.025.429.6-26.925.326.326.6Max-27.827.633.8-30.627.427.829.2G011Min-24.223.225.4-23.223.224.824.0A23.924.024.824.0-26.5-23.824.424.5Max25.225.225.625.4-28.8-24.825.425.8G012Min22.622.824.022.6-24.2-22.823.423.24.2 最佳平均表面辐射温度的确定最佳平均表面辐射温度的确定文献24认为围护结构内表面温度在空调条
12、件下，控制在皮肤温度以下是起码的舒适条件。人在静坐时，皮肤温度大约为 34左右，在活动量较大时，人体的皮肤温度会下降到 30.2左右，在空调开启条件下，这一温度会更低，因此将围护结构表面温度不超过 30作为控制指标。这一指标未给出系统的理论和实验依据，但从舒适性和实际生活经验角度来看，控制在 30应该能满足舒适性要求。本课题取 30作为围护结构内表面温度控制指标。根据这一指标对各实验测试房间的围护结构内表面温度进行评价和分析。01020304050123456789101112房间编号温度值 0C平均辐射温度最高辐射温度 最低辐射温度极限辐射温度图 1 各房间表面辐射平均温度4.3 测试结果分
13、析测试结果分析将表 2 计算统计分析结果绘制成图 1，可以直观地看出各房间表面平均辐射温度的特点。对以上计算结果进行分析可以得出以下一些主要结论：（1）自然通风状况下，各表面的平均辐射温度（33.0）和最大辐射温度（36.7）均超出极限辐射温度 30，会引起热辐射不舒适感，反映出自然通风状况下表面热辐射不舒适感是室内环境控制目标；（2）空调运行工况下，各房间表面辐射温度除部分最高辐射温度（最高辐射温度平均值为28.9）超出 30极限辐射温度外，其余测试建筑皆低于极限辐射温度值，这一实验结果反映出在空调工况下，热极限辐射温度不舒适感基本不需要考虑，只须考虑表面冷辐射造成的不舒适感；（3）平均辐射
14、温度中，最大值为 33，最小值为 24.5,平均值为 28.1；（4）最大辐射温度中，最大值为 38.2，最小值为 25.8,平均值为 30.2；（5）最小辐射温度中，最大值为 31.3，最小值为 23.2,平均值为 26.2；（6）夏热冬暖地区 8 月到 10 月期间，围护结构内表面温度在自然通风状态下，均超过 30的基准值，而空调开启工况下，则均均低于 30，满足人体热舒适性的需要。不同辐射温度下的热舒适感觉需要通过相关计算进一步加以确定。5 结束语结束语围护结构内表面辐射温度是关系到室内热舒适性的重要控制参数，也是计算人体与围护结构内 表面辐射换热量的主要计算参数，为提高建筑室内的热环境
15、舒适性，有必要摸清现有典型公共建筑 的内表面辐射温度，为改善和提高室内热环境舒适性提供必要的实验数据，本文在此进行了初步的 实验测试分析，关于围护结构表面辐射温度与室内热环境舒适性的定量影响研究将另文介绍。参考文献参考文献1朱颖心主编. 建筑环境学M（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，2006 2李先庭，石文星，人工环境学，北京：中国建筑工业出版社,2006(5) 3章熙民 任泽霈编著. 传热学. 北京：中国建筑工业出版社（第四版）. 2004 4钱以明编著. 高层建筑空调与节能. 上海：同济大学出版社，1993.联系地址：杨晚生（1970-） ，男，汉族，山西人，中山大学工程热物理专业博
16、士，系副主任，广东工业大学建设学院城市公用设备工程系，广州市大学城广东工业大学实验二号楼，510006, 020-33357577，13580343059，。TestingTesting AnalysisAnalysis onon SurfaceSurface RadiationRadiation TemperatureTemperature andand RadiationRadiation ExchangingExchanging HeatHeat ofof EnvelopEnvelop ConstructionsConstructions forfor TypicalTypical Public
