譚躍龍 鄧文昊 陳 偉 方俊露 岑偉州

南華大學(xué)

0 引言

2020年中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布了《中國建筑能耗研究報告（2020）》，其中指出2018 年中國建筑能耗占全國能耗總量的46.5%，碳排放占全國碳排放的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?，F(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)流動實(shí)現(xiàn)熱量交換的方式[2］,并依靠對流熱交換來加熱或冷卻整個房間的空氣。與傳統(tǒng)的對流空調(diào)不同，輻射空調(diào)主要通過輻射熱交換與室內(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，輻射供冷系統(tǒng)因其優(yōu)秀的熱舒適性和節(jié)能型，受到越來越多的用戶歡迎。研究表明，輻射供冷系統(tǒng)主要通過熱輻射進(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%，對流散熱占30%[4］。相對于使用對流換熱的傳統(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[5］。輻射供冷系統(tǒng)技術(shù)在中國發(fā)展基礎(chǔ)良好，國內(nèi)外也有許多專家學(xué)者對其進(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。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帶來的不適感，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。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)將自然氣體和脫濕氣體混合使用時，通風(fēng)過程中的能耗可以顯著降低[6］。楊偉對輻射空調(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。地源熱泵系統(tǒng)需要注意熱平衡問題，而地表水源熱泵系統(tǒng)則需注意水體污染問題[7］。R. Hu 等人基于北京的天氣條件，對輻射冷卻系統(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等人對耦合地源熱泵的輻射墻體性能進(jìn)行了測試，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等人通過對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，可以提供更好的節(jié)能效果[12］。Zhengrong Li 等人對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)扇不會改變建筑的原始結(jié)構(gòu)，這個方案能夠提高輻射板的冷卻能力，同時降低能耗[14］。Rana Veer Pratap Singh 等人對輻射冷卻蓄熱系統(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］。通過對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，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)時間，有助于提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少病毒傳播的風(fēng)險[18］。Jiying Liu 等人通過數(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，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簡化的PMV 模型，通過模擬探討了熱舒適特性、設(shè)計和操作參數(shù)之間的關(guān)系。該模型可為基于專用新風(fēng)系統(tǒng)的輻射制冷板的設(shè)計提供參考[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，必須通過設(shè)計靈活性來實(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實(shí)驗(yàn)室研究了供水溫度和冷卻表面對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)險等。未來的研究可以集中在兩個方面，即霧霾等空氣污染的凈化和減少病毒傳播。這些問題對于目前的環(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，輻射冷表面會逐漸降溫，直至低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，此時水汽開始在表面上凝結(jié)，形成露水。這一過程是由于空氣中的水汽在接觸到冷表面時失去了熱量而發(fā)生的[28］。然而，冷輻射板結(jié)露的出現(xiàn)將會對供冷效率、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，甚至增加能耗等問題[29］。因此，對于輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行，必須充分考慮冷輻射板結(jié)露問題，采取合理有效的措施加以應(yīng)對。此外，輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的散熱器散熱面積相對較小，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

針對輻射板表面結(jié)露問題，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，改變輻射板換熱過程或是將冷表面與室內(nèi)濕熱空氣隔開；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)對輻射板結(jié)露的問題，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)槽道來集中收集露水。通過實(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，用于對在暖通空調(diào)系統(tǒng)中常見的金屬表面進(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[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］。該方案對于防止結(jié)露問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，可以延長輻射制冷板的表面冷凝時間，從而有效地降低結(jié)露的風(fēng)險[35］。Ziwen Zhong 等人通過在典型室內(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)了一個輻射罩來改變輻射方向。同時，豎直安裝的輻射板能夠在結(jié)露時自動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)采用開關(guān)電磁閥來控制輻射金屬板的工作狀態(tài)，通過在20 min 的恒定通電時間和可調(diào)的斷電時間組成的調(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收集露珠和增設(shè)槽道來集中收集露水以及采用脈寬調(diào)制技術(shù)來形成冷凝-蒸發(fā)循環(huán)。確實(shí)，這些方法都是針對已經(jīng)結(jié)露的輻射板進(jìn)行處理，通過使用毛細(xì)力或蒸發(fā)等方法來去除凝露。雖然這些方法可以在一定程度上減輕結(jié)露帶來的影響，但并不能從根本上解決結(jié)露問題。因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)仍存在結(jié)露階段，制冷效果肯定會受到一定的影響。

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)和冷凝盤管，在使用一臺冷水機(jī)為除濕冷凝盤提供冷水源的情況下，通過冷凝除濕來防止結(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，并對冷凝板除濕性能進(jìn)行測量，效果較為明顯[42］。Moon Keun Kim 等人通過實(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)險并提供冷卻空氣[43］。涂敏通過使用溶液除濕的方法來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，并確定了可以通過增大送風(fēng)量以及控制送風(fēng)濕度來應(yīng)對房間內(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?；蚴侨芤撼凉穹椒?，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)不會產(chǎn)生結(jié)露問題[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)濕熱空氣隔開也是一個防止輻射冷板結(jié)露的方法。周根明等人通過耦合貼附式新風(fēng)系統(tǒng)與墻壁式輻射板，使輻射冷表面形成一個空氣湖，將室內(nèi)濕熱空氣隔開以防止結(jié)露。實(shí)驗(yàn)表明，該方法防止結(jié)露的效果明顯[48］。趙英博等人對不同送風(fēng)方式下輻射板結(jié)露問題進(jìn)行了研究，并對普通送風(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。通過對模型進(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)置多層高透過紅外膜將表面與室內(nèi)空氣隔開，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)境所需的時間。研究發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)態(tài)時，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，空氣流量對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室內(nèi)濕度的變化規(guī)律，提出在運(yùn)行時提前1 h 開啟通風(fēng)系統(tǒng)來降低結(jié)露風(fēng)險[53］。蒲丁端以深圳市一棟辦公建筑作為對象，進(jìn)行模擬仿真。針對防結(jié)露控制滯后的問題，提出了基于露點(diǎn)溫度預(yù)測的變風(fēng)量優(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，以及變工況動態(tài)運(yùn)行與室內(nèi)環(huán)境響應(yīng)特性等展開理論和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，增大風(fēng)機(jī)風(fēng)量可以縮短啟動時間，在啟動階段增大風(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題；通過調(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，學(xué)者們對于輻射板供冷方面的研究可以分為以下兩種類型：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 等人針對蛇形設(shè)計的輻射散熱板，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輻射空調(diào)供冷量的影響，并驗(yàn)證了熱源形式對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管的管間距對其換熱性能的影響，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軟件對毛細(xì)管網(wǎng)頂板進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，得出供水溫度對毛細(xì)管供冷量的影響較大，供水流速變化對供冷量的影響很小，輻射板的材料對供冷量存在一定的影響[59］。輻射供冷系統(tǒng)的設(shè)計和優(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、換熱盤管管間距和輻射板材料等。這些因素會對輻射供冷系統(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 供冷量優(yōu)化

Janusz Wojtkowiak 等人提出了一種波紋表面的輻射板，通過增加換熱面積和提高自然對流能來增強(qiáng)供冷性能[60］。Mi-Su Shin 等人提出了一種開放式結(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)上耦合一個冷源新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計。該設(shè)計在完全滿足供冷需求的同時，提供了較高的舒適度和空氣質(zhì)量[65］。Mohamed Mosa 等人在對經(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，為冷卻板提供了更大的自由度。在此類結(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)計和優(yōu)化提供了重要的思路。

3 結(jié)論

目前，國內(nèi)外學(xué)者主要通過以下幾種方式對輻射供冷空調(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解決輻射板冷表面結(jié)露問題，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題，如輻射板對結(jié)露速度的影響因素以及在太陽光直射時對輻射的吸收率和供冷能力的研究等。

盡管經(jīng)過眾多學(xué)者的研究，人們對輻射空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和節(jié)能性已有了很大的認(rèn)識，但結(jié)露仍是輻射空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入市場的一大阻力。目前，人們對結(jié)露現(xiàn)象的應(yīng)對策略仍處于治標(biāo)不治本的階段，主要通過增加除濕策略或控制供水溫度和供水方案等方式來解決表面結(jié)露問題，但這些策略無法從根本上解決輻射板表面結(jié)露，仍存在結(jié)露風(fēng)險。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)露問題。