太陽輻射對輻射頂板供冷能力及負(fù)荷的影響機(jī)制與量化研究一、引言1.1研究背景與意義隨著全球能源需求的不斷增長以及對環(huán)境保護(hù)意識的日益增強(qiáng)，建筑節(jié)能已成為當(dāng)今社會關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。建筑能耗在全球能源消耗中占據(jù)著相當(dāng)大的比重，其中空調(diào)系統(tǒng)的能耗又在建筑能耗中占有較大份額。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一些發(fā)達(dá)國家，建筑能耗約占總能耗的30%-40%，而空調(diào)能耗則可占建筑能耗的50%以上。在我國，隨著城市化進(jìn)程的加速和人們生活水平的提高，建筑能耗也呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，空調(diào)系統(tǒng)的能耗問題愈發(fā)突出。因此，研究和開發(fā)高效、節(jié)能的建筑空調(diào)技術(shù)對于降低能源消耗、減少環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。輻射頂板作為一種新型的空調(diào)末端形式，近年來在建筑領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的對流式空調(diào)系統(tǒng)相比，輻射頂板具有諸多顯著的優(yōu)勢。首先，輻射頂板主要通過熱輻射的方式進(jìn)行熱量傳遞，能夠提供更加均勻、舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。在輻射頂板供冷的房間中，人體主要通過與周圍環(huán)境的輻射換熱來調(diào)節(jié)自身的熱舒適感，而不是像對流式空調(diào)那樣主要依靠空氣的對流換熱，因此室內(nèi)溫度場更加均勻，不會產(chǎn)生明顯的溫度梯度，能夠有效避免傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中常見的吹風(fēng)感和溫度波動大等問題，提高了室內(nèi)人員的熱舒適性。其次，輻射頂板的節(jié)能潛力巨大。由于其采用低溫冷源，能夠與地源熱泵、太陽能等可再生能源系統(tǒng)很好地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。同時，輻射頂板在運(yùn)行過程中無需大量的空氣循環(huán)，減少了風(fēng)機(jī)的能耗，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的總能耗。此外，輻射頂板還具有節(jié)省建筑空間、無噪聲污染、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)勢使得輻射頂板在商業(yè)建筑、辦公建筑、住宅等各類建筑中都具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，輻射頂板的供冷能力和負(fù)荷受到多種因素的影響，其中太陽輻射是一個不可忽視的重要因素。太陽輻射作為地球表面能量的主要來源，其強(qiáng)度和方向隨時間、地理位置、季節(jié)等因素的變化而不斷變化。在夏季，強(qiáng)烈的太陽輻射會通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入室內(nèi)，增加室內(nèi)的得熱量，從而對輻射頂板的供冷能力和負(fù)荷產(chǎn)生顯著的影響。一方面，太陽輻射直接照射到建筑的外墻、屋頂?shù)葒o(hù)結(jié)構(gòu)表面，會使圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度升高，通過傳導(dǎo)作用將熱量傳入室內(nèi)，增加室內(nèi)的顯熱負(fù)荷；另一方面，太陽輻射透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)，會直接加熱室內(nèi)空氣和物體，進(jìn)一步增加室內(nèi)的得熱量。此外，太陽輻射還會影響室內(nèi)的長波輻射換熱過程，改變室內(nèi)各表面之間的輻射換熱量，從而對輻射頂板的供冷效果產(chǎn)生間接影響。因此，深入研究太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。從理論層面來看，通過研究太陽輻射與輻射頂板供冷過程之間的相互作用機(jī)制，可以進(jìn)一步完善輻射頂板的傳熱理論，為其優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能預(yù)測提供更加準(zhǔn)確的理論依據(jù)。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，了解太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響規(guī)律，有助于在建筑設(shè)計(jì)和空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理過程中，充分考慮太陽輻射的因素，合理選擇輻射頂板的類型、布置方式和運(yùn)行參數(shù)，提高輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的能效和室內(nèi)熱舒適性，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的雙重目標(biāo)。例如，在建筑設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶栞椛淝闆r，合理設(shè)計(jì)建筑的朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遮陽措施等，減少太陽輻射對室內(nèi)的得熱量，從而降低輻射頂板的供冷負(fù)荷；在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理階段，可以根據(jù)太陽輻射強(qiáng)度的變化，實(shí)時調(diào)整輻射頂板的供水溫度、流量等運(yùn)行參數(shù)，以適應(yīng)室內(nèi)負(fù)荷的變化，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。綜上所述，研究太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響對于推動建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義，是當(dāng)前建筑環(huán)境與能源應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要研究課題。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在輻射頂板的研究方面，國外起步相對較早。20世紀(jì)中葉，歐洲一些國家就開始對輻射頂板技術(shù)進(jìn)行探索和應(yīng)用，早期主要集中在對輻射頂板基本傳熱原理和簡單系統(tǒng)的研究。隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，國外學(xué)者對輻射頂板的研究逐漸全面和深入。例如，對輻射頂板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行研究，通過改進(jìn)輻射頂板的材料、盤管布置方式等，提高其傳熱性能和供冷（暖）效率。在實(shí)驗(yàn)研究方面，搭建了各種實(shí)驗(yàn)平臺，對輻射頂板在不同工況下的性能進(jìn)行測試，獲取了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為理論研究和數(shù)值模擬提供了有力的支撐。在數(shù)值模擬領(lǐng)域，運(yùn)用CFD（計(jì)算流體力學(xué)）等方法，對輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)中的流場和溫度場進(jìn)行模擬分析，深入研究系統(tǒng)內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過程，預(yù)測系統(tǒng)的性能，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。國內(nèi)對輻射頂板的研究始于20世紀(jì)末，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。近年來，國內(nèi)眾多高校和科研機(jī)構(gòu)開展了大量關(guān)于輻射頂板的研究工作。一方面，在理論研究上，對輻射頂板的傳熱模型進(jìn)行了深入探討，建立了多種考慮不同因素的傳熱模型，如考慮蓄熱特性、非穩(wěn)態(tài)傳熱等因素的模型，以更準(zhǔn)確地描述輻射頂板的傳熱過程。另一方面，在實(shí)驗(yàn)研究方面，建立了一系列實(shí)驗(yàn)裝置，對輻射頂板的供冷（暖）性能、室內(nèi)熱舒適性等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析了供水溫度、流量、室內(nèi)空氣參數(shù)等因素對輻射頂板性能的影響。同時，國內(nèi)也積極開展輻射頂板在實(shí)際工程中的應(yīng)用研究，總結(jié)了工程應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)和問題，提出了相應(yīng)的解決方案和優(yōu)化措施。在太陽輻射對建筑熱環(huán)境影響的研究方面，國內(nèi)外學(xué)者也取得了豐富的成果。國外在太陽輻射的測量、計(jì)算方法以及對建筑能耗影響的研究上處于領(lǐng)先地位。通過長期的氣象觀測和數(shù)據(jù)分析，建立了精確的太陽輻射模型，能夠準(zhǔn)確計(jì)算不同地區(qū)、不同時間的太陽輻射強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上，研究了太陽輻射對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、室內(nèi)得熱以及空調(diào)負(fù)荷的影響規(guī)律，為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。國內(nèi)在這方面的研究也不斷深入，結(jié)合我國的氣候特點(diǎn)和建筑類型，研究太陽輻射對不同地區(qū)建筑的影響。通過實(shí)測和模擬分析，探討了太陽輻射與建筑節(jié)能的關(guān)系，提出了適合我國國情的建筑遮陽、隔熱等節(jié)能措施。然而，綜合來看，目前關(guān)于太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷影響的研究還存在一定的不足。雖然已有研究認(rèn)識到太陽輻射是影響輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)性能的重要因素，但大多數(shù)研究只是定性地分析太陽輻射的影響，缺乏系統(tǒng)的定量研究。在研究方法上，多采用單一的理論分析或?qū)嶒?yàn)研究，缺乏多種方法的綜合運(yùn)用，導(dǎo)致研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有待提高。此外，對于太陽輻射與輻射頂板供冷過程之間復(fù)雜的相互作用機(jī)制，尚未完全明確，需要進(jìn)一步深入研究。因此，本研究將綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究等方法，深入系統(tǒng)地研究太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響，以期為輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供更準(zhǔn)確、更全面的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究主要聚焦于太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響，具體涵蓋以下幾個關(guān)鍵方面：輻射頂板供冷能力受太陽輻射的影響規(guī)律：深入探究不同強(qiáng)度、方向和時長的太陽輻射作用下，輻射頂板的供冷能力變化情況。詳細(xì)分析在太陽輻射直接照射以及通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)間接影響室內(nèi)熱環(huán)境時，輻射頂板單位面積供冷量、總供冷量等關(guān)鍵供冷能力指標(biāo)的改變規(guī)律。例如，通過實(shí)驗(yàn)和模擬，研究當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度從某一基礎(chǔ)值逐漸增加時，輻射頂板在相同供水溫度、流量等條件下，供冷量的下降幅度以及這種變化與太陽輻射參數(shù)之間的量化關(guān)系。太陽輻射對輻射頂板負(fù)荷的作用機(jī)制：全面剖析太陽輻射如何通過多種途徑增加室內(nèi)得熱量，進(jìn)而影響輻射頂板的負(fù)荷。具體包括太陽輻射直接透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)加熱空氣和物體所增加的顯熱負(fù)荷；太陽輻射使建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度升高，通過傳導(dǎo)傳入室內(nèi)的熱量對負(fù)荷的影響；以及太陽輻射對室內(nèi)長波輻射換熱過程的干擾，導(dǎo)致室內(nèi)各表面之間輻射換熱量改變，從而間接影響輻射頂板負(fù)荷的作用機(jī)制。通過建立詳細(xì)的熱平衡模型，定量分析各部分得熱量在總負(fù)荷中的占比以及隨著太陽輻射變化的動態(tài)關(guān)系。量化分析太陽輻射與供冷能力、負(fù)荷的關(guān)系：運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，建立能夠準(zhǔn)確描述太陽輻射與輻射頂板供冷能力、負(fù)荷之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。通過對模型的求解和分析，實(shí)現(xiàn)對不同太陽輻射條件下輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的精確預(yù)測。利用該模型，還可以進(jìn)一步研究在考慮太陽輻射影響時，如何優(yōu)化輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，以提高系統(tǒng)的能效和室內(nèi)熱舒適性。例如，通過模型分析不同遮陽措施對減少太陽輻射得熱、降低輻射頂板負(fù)荷的效果，為建筑遮陽設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。1.3.2研究方法為了深入、全面地研究太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響，本研究將綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究三種方法，充分發(fā)揮各方法的優(yōu)勢，相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，以確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。理論分析：基于傳熱學(xué)、熱力學(xué)等基本原理，建立輻射頂板在太陽輻射影響下的傳熱模型。考慮太陽輻射的吸收、反射和透射過程，以及輻射頂板與室內(nèi)空氣、圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的熱交換，推導(dǎo)相關(guān)的傳熱方程。通過對這些方程的求解和分析，從理論層面揭示太陽輻射對輻射頂板供冷能力和負(fù)荷的影響機(jī)制，為后續(xù)的研究提供理論基礎(chǔ)。例如，運(yùn)用輻射傳熱定律和對流換熱公式，分析不同表面發(fā)射率和對流換熱系數(shù)對輻射頂板供冷過程的影響。數(shù)值模擬：利用專業(yè)的CFD軟件（如ANSYSFluent、EnergyPlus等），建立包含輻射頂板、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)空間的三維模型。在模型中精確設(shè)置太陽輻射的邊界條件，包括太陽輻射強(qiáng)度、方向、時間變化等參數(shù)，同時考慮室內(nèi)人員、設(shè)備等熱源的影響。通過數(shù)值模擬，可以直觀地得到不同工況下室內(nèi)的溫度場、速度場以及輻射頂板的供冷量、負(fù)荷等數(shù)據(jù)。對模擬結(jié)果進(jìn)行深入分析，研究太陽輻射與這些參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，為優(yōu)化輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)提供參考。例如，通過模擬不同遮陽形式和遮陽系數(shù)下室內(nèi)的熱環(huán)境和輻射頂板負(fù)荷，評估遮陽措施的節(jié)能效果。實(shí)驗(yàn)研究：搭建專門的實(shí)驗(yàn)平臺，模擬實(shí)際建筑環(huán)境中太陽輻射對輻射頂板的影響。實(shí)驗(yàn)平臺包括輻射頂板實(shí)驗(yàn)裝置、太陽輻射模擬裝置、溫度和濕度測量儀器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過改變太陽輻射強(qiáng)度、方向、室內(nèi)空氣參數(shù)、輻射頂板供水溫度和流量等因素，測量輻射頂板的供冷量、表面溫度、室內(nèi)溫度分布等數(shù)據(jù)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證，進(jìn)一步完善理論模型和數(shù)值模擬方法，提高研究結(jié)果的可信度。例如，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不同太陽輻射條件下輻射頂板供冷能力的理論計(jì)算值和模擬預(yù)測值的準(zhǔn)確性。二、輻射頂板供冷系統(tǒng)及太陽輻射理論基礎(chǔ)2.1輻射頂板供冷系統(tǒng)概述2.1.1系統(tǒng)組成與工作原理輻射頂板供冷系統(tǒng)主要由輻射頂板、冷源、管道系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。其中，輻射頂板是系統(tǒng)的核心部件，它通常由金屬、混凝土或其他導(dǎo)熱性能良好的材料制成，內(nèi)部布置有供冷盤管。冷源則負(fù)責(zé)提供低溫冷媒，常見的冷源包括冷水機(jī)組、地源熱泵、空氣源熱泵等。管道系統(tǒng)用于連接輻射頂板和冷源，實(shí)現(xiàn)冷媒的循環(huán)流動。控制系統(tǒng)則用于調(diào)節(jié)和控制冷媒的流量、溫度以及輻射頂板的工作狀態(tài)，以滿足室內(nèi)的供冷需求。輻射頂板供冷系統(tǒng)的工作原理基于熱輻射和對流換熱的基本原理。在夏季供冷工況下，低溫冷媒通過管道進(jìn)入輻射頂板內(nèi)的盤管，使得輻射頂板表面溫度降低。此時，輻射頂板與室內(nèi)的人員、家具、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等物體之間存在溫度差，根據(jù)熱輻射定律，物體之間會進(jìn)行輻射換熱，熱量從高溫物體（室內(nèi)物體）傳遞到低溫的輻射頂板表面。同時，由于輻射頂板表面溫度低于室內(nèi)空氣溫度，在輻射頂板表面附近會形成自然對流，室內(nèi)空氣與輻射頂板表面進(jìn)行對流換熱，將熱量傳遞給輻射頂板。通過輻射換熱和對流換熱的共同作用，輻射頂板不斷吸收室內(nèi)的熱量，從而實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)空間的供冷。例如，在一個安裝了輻射頂板供冷系統(tǒng)的辦公室中，當(dāng)輻射頂板表面溫度維持在20℃左右，室內(nèi)空氣溫度為26℃時，輻射頂板會通過輻射和對流的方式，將室內(nèi)的熱量帶走，使室內(nèi)人員感受到舒適的涼爽環(huán)境。這種供冷方式與傳統(tǒng)的對流式空調(diào)系統(tǒng)不同，傳統(tǒng)空調(diào)主要依靠強(qiáng)制對流來冷卻空氣，而輻射頂板供冷系統(tǒng)更側(cè)重于利用輻射換熱，能夠提供更加均勻、舒適的室內(nèi)熱環(huán)境。2.1.2系統(tǒng)分類與特點(diǎn)根據(jù)輻射頂板的結(jié)構(gòu)和材料不同，輻射頂板供冷系統(tǒng)可分為多種類型，常見的有金屬輻射頂板、混凝土輻射頂板、毛細(xì)管輻射頂板等。金屬輻射頂板：通常采用鋁板、銅板等金屬材料制成，具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速傳遞熱量，對負(fù)荷變化的響應(yīng)速度快。其結(jié)構(gòu)一般為“三明治”形式，中間是供冷盤管，上下表面分別為金屬板和保溫材料。金屬輻射頂板的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、占用空間小，可以靈活地與室內(nèi)裝修相結(jié)合。例如，在一些商業(yè)建筑的吊頂中，金屬輻射頂板可以與吊頂裝飾板一體化設(shè)計(jì)，既實(shí)現(xiàn)了供冷功能，又不影響室內(nèi)的美觀。然而，金屬輻射頂板的造價相對較高，且在長期使用過程中，可能會出現(xiàn)腐蝕等問題，影響其使用壽命和供冷性能。混凝土輻射頂板：是將供冷盤管直接埋入混凝土樓板中，利用混凝土的蓄熱能力和良好的熱穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)供冷?；炷凛椛漤敯宓膬?yōu)點(diǎn)是蓄熱能力強(qiáng)，能夠在一定程度上緩沖室內(nèi)負(fù)荷的變化，減少冷源的啟停次數(shù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。同時，由于混凝土與建筑結(jié)構(gòu)一體化，無需額外的安裝空間，且使用壽命長。在一些大型建筑如寫字樓、酒店等中，混凝土輻射頂板得到了廣泛應(yīng)用。但是，混凝土輻射頂板的缺點(diǎn)也較為明顯，其系統(tǒng)慣性大，啟動時間長，動態(tài)響應(yīng)慢，在需要快速調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度時，可能無法及時滿足需求。此外，混凝土輻射頂板的施工工藝相對復(fù)雜，需要在建筑施工階段就進(jìn)行盤管的預(yù)埋，對施工質(zhì)量要求較高。毛細(xì)管輻射頂板：采用外徑較?。ㄍǔ?-3mm）、間距較密（10-20mm）的毛細(xì)管組成管網(wǎng)，與金屬板或其他材料結(jié)合形成輻射頂板。毛細(xì)管輻射頂板的優(yōu)點(diǎn)是換熱效率高，由于毛細(xì)管間距小，單位面積的換熱面積大，能夠在較低的供水溫度下實(shí)現(xiàn)高效供冷。同時，其占用空間小，可與吊頂或墻壁相結(jié)合，適用于各種建筑形式，尤其是對空間要求較高的改造項(xiàng)目。另外，毛細(xì)管輻射頂板的材料一般為塑料，具有耐腐蝕、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。然而，毛細(xì)管輻射頂板的供冷能力相對較小，一般為40-65W/m2，對于冷負(fù)荷較大的房間可能需要較大的安裝面積。而且，毛細(xì)管容易堵塞，對水質(zhì)要求較高，需要配備完善的水處理設(shè)備。輻射頂板供冷系統(tǒng)具有諸多顯著特點(diǎn)。首先，它能夠提供高舒適性的室內(nèi)環(huán)境。由于主要通過輻射換熱，室內(nèi)溫度場分布均勻，溫度梯度小，人體頭部與腳踝之間的溫差在1℃以內(nèi)，有效避免了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)常見的吹風(fēng)感和溫度波動大的問題，提高了室內(nèi)人員的熱舒適性。其次，輻射頂板供冷系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。一方面，其采用低溫冷源，能夠與地源熱泵、太陽能等可再生能源系統(tǒng)高效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源的合理利用；另一方面，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中無需大量的空氣循環(huán)，減少了風(fēng)機(jī)的能耗。例如，與傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)相比，輻射頂板供冷系統(tǒng)的能耗可降低28%-40%。再者，輻射頂板供冷系統(tǒng)節(jié)省建筑空間，無需設(shè)置大型的風(fēng)道和風(fēng)口，可有效提高室內(nèi)空間的利用率。此外，該系統(tǒng)運(yùn)行時無噪聲污染，能夠?yàn)槭覂?nèi)提供安靜的環(huán)境。然而，輻射頂板供冷系統(tǒng)也存在一定的局限性。例如，其對室內(nèi)空氣濕度控制能力有限，在高濕度環(huán)境下，可能會出現(xiàn)輻射頂板表面結(jié)露的問題，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。因此，通常需要與獨(dú)立的除濕新風(fēng)系統(tǒng)配合使用。同時，輻射頂板供冷系統(tǒng)的初投資相對較高，包括輻射頂板、冷源設(shè)備、管道系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等的采購和安裝費(fèi)用，這在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用。2.2太陽輻射基本理論2.2.1太陽輻射的產(chǎn)生與傳播太陽輻射的能量來源于太陽內(nèi)部持續(xù)進(jìn)行的核聚變反應(yīng)。在太陽的核心區(qū)域，溫度高達(dá)約1500萬攝氏度，壓力巨大，氫原子核在這樣極端的條件下發(fā)生聚變反應(yīng)，四個氫原子核聚變成一個氦原子核，在這個過程中，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能公式E=mc2（其中E為能量，m為質(zhì)量虧損，c為光速），會有一部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量以伽馬射線的形式釋放出來。這些伽馬射線在從太陽核心向太陽表面?zhèn)鞑サ倪^程中，不斷與太陽內(nèi)部的物質(zhì)相互作用，經(jīng)過多次吸收和再發(fā)射，能量逐漸降低，波長逐漸變長，最終以紫外線、可見光和紅外線等多種波長的電磁波形式從太陽表面輻射出來，這就是我們所接收到的太陽輻射。太陽輻射以電磁波的形式在宇宙空間中傳播，其傳播速度等同于光速，約為299792458m/s。在真空中，太陽輻射幾乎不會受到任何阻礙，能夠毫無衰減地傳播。然而，當(dāng)太陽輻射進(jìn)入地球大氣層時，情況發(fā)生了顯著變化。地球大氣層中的各種成分，如氧氣、氮?dú)?、水汽、二氧化碳以及懸浮的塵埃等，會對太陽輻射產(chǎn)生吸收、散射和反射等作用，從而導(dǎo)致太陽輻射的強(qiáng)度和光譜分布發(fā)生改變。其中，大氣中的臭氧主要吸收紫外線，水汽和二氧化碳則對紅外線有較強(qiáng)的吸收能力。例如，太陽輻射中的紫外線大部分被平流層中的臭氧層吸收，使得到達(dá)地面的紫外線強(qiáng)度大大降低，這對于地球上生物的生存和繁衍起到了重要的保護(hù)作用。散射作用則是指太陽輻射與大氣中的分子或微小顆粒相互作用，改變其傳播方向的現(xiàn)象。根據(jù)散射粒子的大小和性質(zhì)，散射可分為瑞利散射和米氏散射等類型。瑞利散射主要由空氣分子引起，其散射強(qiáng)度與波長的四次方成反比，因此對波長較短的藍(lán)光和紫光散射作用較強(qiáng)，這就是為什么我們看到的天空在晴朗時呈現(xiàn)藍(lán)色。米氏散射則主要由較大的顆粒如塵埃、煙霧等引起，其散射強(qiáng)度與波長的關(guān)系相對較弱。大氣中的云層和較大的顆粒物還會對太陽輻射產(chǎn)生反射作用，將部分太陽輻射直接反射回宇宙空間。云層的反射作用尤為顯著，厚云層的反射率可達(dá)50%-90%，使得云層下方的地區(qū)接收到的太陽輻射大幅減少。正是由于大氣的這些復(fù)雜作用，使得到達(dá)地面的太陽輻射能量僅為太陽向宇宙空間放射的總輻射能量的二十二億分之一左右，并且其光譜能量分布也發(fā)生了明顯的變化。2.2.2到達(dá)地面的太陽輻射組成到達(dá)地面的太陽輻射主要由直接輻射、散射輻射和反射輻射三部分組成。直接輻射：是指太陽以平行光線的形式直接投射到地面上的那部分輻射。這部分輻射的能量集中，方向性強(qiáng)，其強(qiáng)度主要取決于太陽高度角、大氣透明度以及日地距離等因素。當(dāng)太陽高度角較大時，太陽輻射穿過大氣層的路徑較短，受到大氣削弱的程度較小，因此直接輻射強(qiáng)度較大。例如，在中午時分，太陽高度角接近90°，此時的直接輻射強(qiáng)度通常比早晨或傍晚要高得多。大氣透明度越好，對太陽輻射的吸收、散射和反射作用就越弱，直接輻射也就越強(qiáng)。在晴朗無云、空氣潔凈的地區(qū)，直接輻射在到達(dá)地面的太陽輻射中所占比例較高。散射輻射：是太陽輻射在傳播過程中，遇到大氣中的分子、塵埃、水汽等質(zhì)點(diǎn)時，發(fā)生散射而改變方向，其中一部分經(jīng)過散射后到達(dá)地面的輻射。散射輻射的方向是四面八方的，沒有明顯的方向性。散射輻射的強(qiáng)度與太陽高度角、大氣透明度、云量以及大氣中散射質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)和濃度等因素密切相關(guān)。當(dāng)太陽高度角較小時，太陽輻射穿過大氣層的路徑較長，受到散射的機(jī)會增多，散射輻射強(qiáng)度相對較大。在陰天或大氣中顆粒物較多的情況下，散射輻射在總輻射中所占的比例會顯著增加。例如，在霧霾天氣中，由于大氣中懸浮顆粒物濃度高，散射作用強(qiáng)烈，直接輻射受到嚴(yán)重削弱，此時散射輻射成為到達(dá)地面太陽輻射的主要組成部分。反射輻射：是指太陽輻射到達(dá)地面后，被地面物體反射回大氣中的那部分輻射。不同地面物體的反射率差異很大，這取決于物體的顏色、質(zhì)地、粗糙度等特性。一般來說，顏色較淺、表面光滑的物體反射率較高，如雪地的反射率可高達(dá)80%-90%，而顏色較深、表面粗糙的物體反射率較低，例如黑色的瀝青路面反射率可能只有5%-10%。反射輻射的強(qiáng)弱不僅影響地面的能量收支平衡，還會對周圍環(huán)境的輻射狀況產(chǎn)生影響。例如，大面積的水面反射輻射會使周圍空氣和物體接收到較多的反射光，增加局部的光照強(qiáng)度和熱量。在不同的天氣條件下，直接輻射、散射輻射和反射輻射在到達(dá)地面的太陽輻射中所占的比例會有很大的變化。在晴朗的天氣里，直接輻射通常占據(jù)主導(dǎo)地位，可占總輻射的60%-80%。這是因?yàn)榍缋侍鞖庀?，大氣透明度高，云層稀少，對太陽輻射的削弱作用主要來自于大氣分子的散射和少量塵埃的吸收，所以直接輻射能夠大量到達(dá)地面。此時，散射輻射所占比例相對較小，一般在20%-40%。而反射輻射的比例則主要取決于地面物體的反射率，通常在10%-30%之間。當(dāng)天空出現(xiàn)云層時，情況發(fā)生改變。如果是薄云，云層對太陽輻射的反射和散射作用相對較弱，直接輻射仍能占據(jù)一定比例，但會有所降低，可能降至40%-60%。散射輻射由于云層的散射作用而增加，可達(dá)到30%-50%。反射輻射則主要受到云層反射和地面反射的共同影響，比例變化較為復(fù)雜。若是厚云天氣，云層對太陽輻射的反射和散射作用很強(qiáng)，直接輻射會大幅減弱，可能只占總輻射的10%-30%，甚至更低。此時，散射輻射成為主要部分，可占50%-80%，反射輻射也會因云層的高反射率而有所增加。在陰天，幾乎看不到直接輻射，散射輻射成為到達(dá)地面太陽輻射的主體，占比可達(dá)80%以上，反射輻射則相對較為穩(wěn)定，主要取決于地面狀況。2.2.3太陽輻射的影響因素太陽輻射的強(qiáng)度受到多種因素的綜合影響，這些因素包括太陽高度角、大氣透明度、地理緯度、海拔高度以及日照時間等。太陽高度角：是指太陽光線與地平面的夾角，它對太陽輻射強(qiáng)度有著至關(guān)重要的影響。太陽高度角越大，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程就越短。這是因?yàn)樵诘厍虼髿鈱咏茷槠矫娴募僭O(shè)下，根據(jù)幾何關(guān)系，太陽高度角越大，光線穿透大氣層的路徑越接近垂直，從而受到大氣吸收、散射和反射等削弱作用的機(jī)會就越少，到達(dá)地面的太陽輻射也就越強(qiáng)。例如，在赤道地區(qū)，太陽高度角相對較大，尤其是在春分和秋分前后，太陽幾乎直射，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程短，所以該地區(qū)接收到的太陽輻射強(qiáng)度較高。而在高緯度地區(qū)，太陽高度角較小，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程長，受到大氣的削弱作用顯著，導(dǎo)致到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度相對較低。此外，太陽高度角還具有日變化和年變化。在一天中，中午時分太陽高度角最大，此時太陽輻射強(qiáng)度最強(qiáng)；早晨和傍晚太陽高度角較小，太陽輻射強(qiáng)度較弱。在一年中，不同季節(jié)太陽高度角也有所不同，以北半球?yàn)槔?，夏季太陽高度角大，冬季太陽高度角小，這也是為什么夏季氣溫較高，冬季氣溫較低的重要原因之一。大氣透明度：反映了大氣對太陽輻射的削弱程度，是影響太陽輻射強(qiáng)度的關(guān)鍵因素之一。大氣透明度主要取決于大氣中的水汽、塵埃、氣溶膠等雜質(zhì)的含量。當(dāng)大氣中這些雜質(zhì)含量較少時，大氣透明度高，對太陽輻射的吸收、散射和反射作用較弱，太陽輻射能夠較為順利地穿過大氣層到達(dá)地面，使得到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度較大。例如，在高原地區(qū)，空氣稀薄，水汽和塵埃含量相對較少，大氣透明度好，太陽輻射強(qiáng)度明顯高于平原地區(qū)。相反，在工業(yè)污染嚴(yán)重的城市，大氣中懸浮著大量的顆粒物和氣溶膠，水汽含量也可能較高，這些雜質(zhì)會強(qiáng)烈地吸收、散射和反射太陽輻射，導(dǎo)致大氣透明度降低，到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度大幅減弱。此外，云層也是影響大氣透明度的重要因素。云層中的水滴和冰晶對太陽輻射具有很強(qiáng)的反射和散射作用，厚云層可使太陽輻射幾乎無法穿透，從而顯著降低到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度。地理緯度：是決定太陽輻射強(qiáng)度在全球分布的基本因素之一。由于地球是一個近似球體，太陽輻射在地球表面的分布隨緯度的變化而呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性?？傮w而言，緯度越低，太陽高度角越大，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程越短，被大氣削弱得越少，到達(dá)地面的太陽輻射就越多；反之，緯度越高，太陽高度角越小，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程越長，被大氣削弱得越多，到達(dá)地面的太陽輻射就越少。這就是太陽輻射從低緯向高緯遞減的主要原因。例如，赤道地區(qū)緯度低，太陽輻射強(qiáng)度大，常年氣溫較高；而極地地區(qū)緯度高，太陽輻射強(qiáng)度小，氣候寒冷。此外，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓形，太陽位于兩個焦點(diǎn)中的一個焦點(diǎn)上，這使得日地距離時刻在變化。每年1月2日至5日地球經(jīng)過近日點(diǎn)，7月3日至4日經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn)。雖然日地距離的變化對太陽輻射強(qiáng)度的影響相對較小，但在考慮太陽輻射的長期變化和精確計(jì)算時，這一因素也不可忽視。地球上接受到的太陽輻射的強(qiáng)弱與日地距離的平方成反比，在近日點(diǎn)時，地球接收到的太陽輻射略多于遠(yuǎn)日點(diǎn)。然而，這種因日地距離變化引起的太陽輻射強(qiáng)度差異，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于因緯度差異導(dǎo)致的太陽輻射強(qiáng)度變化。海拔高度：對太陽輻射強(qiáng)度有著顯著的影響。隨著海拔的升高，大氣逐漸稀薄，空氣密度減小。大氣中的水汽、塵埃等對太陽輻射具有吸收、散射和反射作用的物質(zhì)含量也相應(yīng)減少，這使得大氣對太陽輻射的削弱作用減弱。因此，海拔高的地區(qū)，太陽輻射能夠更有效地穿過大氣層到達(dá)地面，到達(dá)地面的太陽輻射就強(qiáng)。例如，我國的青藏高原平均海拔在4000米以上，是世界屋脊，由于其海拔高，大氣透明度好，太陽輻射強(qiáng)度比同緯度的其他地區(qū)要高很多，成為我國太陽輻射最強(qiáng)的地區(qū)之一。研究表明，在海拔每升高1000米，太陽輻射強(qiáng)度大約增加10%-15%。這一特性使得高海拔地區(qū)在太陽能利用方面具有很大的優(yōu)勢，如在青藏高原地區(qū)，太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展迅速，充分利用了當(dāng)?shù)刎S富的太陽能資源。日照時間：是指太陽在一天中照射地面的時間長度。日照時間的長短直接影響地面接收到的太陽輻射總量。在其他條件相同的情況下，日照時間越長，地面接收到的太陽輻射就越多；反之，日照時間越短，地面接收到的太陽輻射就越少。日照時間主要受到晝夜長短和天氣狀況的影響。在不同的季節(jié)和緯度地區(qū)，晝夜長短存在明顯的變化。以北半球?yàn)槔募緯冮L夜短，日照時間長，太陽輻射總量較多；冬季晝短夜長，日照時間短，太陽輻射總量較少。在赤道地區(qū)，全年晝夜長短基本相等，日照時間相對穩(wěn)定。此外，天氣狀況對日照時間也有重要影響。晴朗的天氣，日照時間長；陰雨天氣，云層遮擋太陽，日照時間短。例如，我國西北地區(qū)深居內(nèi)陸，氣候干旱，多晴朗天氣，日照時間長，太陽輻射豐富；而南方地區(qū)，尤其是在雨季，陰雨天氣較多，日照時間相對較短，太陽輻射相對較弱。三、太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響3.1太陽輻射對輻射頂板傳熱過程的影響3.1.1輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境的換熱方式輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的換熱主要通過輻射換熱和對流換熱兩種方式進(jìn)行。這兩種換熱方式相互關(guān)聯(lián)，共同影響著輻射頂板的供冷效果。輻射換熱是基于物體表面的熱輻射特性而發(fā)生的熱量傳遞過程。任何溫度高于絕對零度的物體都會向外發(fā)射熱輻射，輻射換熱量與物體表面的溫度、發(fā)射率以及周圍物體的溫度和發(fā)射率等因素密切相關(guān)。在輻射頂板供冷系統(tǒng)中，輻射頂板表面溫度低于室內(nèi)的人員、家具、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等物體表面溫度，根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，這些高溫物體向低溫的輻射頂板發(fā)射長波輻射，輻射頂板吸收這些輻射能量，從而實(shí)現(xiàn)熱量從室內(nèi)向輻射頂板的傳遞。輻射換熱的強(qiáng)度主要取決于輻射頂板與室內(nèi)物體之間的溫度差以及它們的表面發(fā)射率。例如，當(dāng)輻射頂板表面溫度為20℃，室內(nèi)物體表面溫度為25℃時，它們之間的輻射換熱量會隨著溫度差的增大而增加。如果室內(nèi)物體表面發(fā)射率較高，如深色的木質(zhì)家具，其發(fā)射率相對較大，與輻射頂板之間的輻射換熱量也會相應(yīng)增加。此外，輻射換熱在室內(nèi)空間中不受空氣流動的影響，能夠直接在物體表面之間進(jìn)行熱量傳遞，使得室內(nèi)溫度場分布更加均勻。對流換熱則是由于流體（在室內(nèi)環(huán)境中主要是空氣）與固體表面之間存在溫度差，導(dǎo)致流體的宏觀運(yùn)動而引起的熱量傳遞現(xiàn)象。在輻射頂板供冷過程中，由于輻射頂板表面溫度低于室內(nèi)空氣溫度，在輻射頂板表面附近會形成自然對流。冷空氣在輻射頂板表面冷卻后下沉，熱空氣則上升補(bǔ)充，形成空氣的自然對流循環(huán)。通過這種對流換熱，室內(nèi)空氣的熱量被傳遞給輻射頂板。對流換熱的強(qiáng)弱主要取決于輻射頂板表面與室內(nèi)空氣之間的溫差、空氣的流速以及輻射頂板表面的形狀和粗糙度等因素。當(dāng)輻射頂板表面與室內(nèi)空氣之間的溫差較大時，對流換熱系數(shù)會增大，從而增加對流換熱量。例如，在相同的室內(nèi)條件下，若輻射頂板表面溫度從20℃降低到18℃，與室內(nèi)空氣的溫差增大，對流換熱作用會增強(qiáng)，更多的熱量會通過對流方式從室內(nèi)空氣傳遞到輻射頂板。此外，輻射頂板表面的形狀和粗糙度也會影響對流換熱。表面較為粗糙的輻射頂板能夠增強(qiáng)空氣的擾動，提高對流換熱系數(shù)，進(jìn)而增加對流換熱量。輻射換熱和對流換熱在輻射頂板供冷過程中所占的比例并非固定不變，而是受到多種因素的影響。一般來說，在輻射頂板供冷系統(tǒng)中，輻射換熱占總換熱量的比例相對較高，通?？蛇_(dá)到60%-80%。這是因?yàn)檩椛鋼Q熱能夠直接在物體表面之間進(jìn)行熱量傳遞，不受空氣流動的限制，能夠更有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度場。然而，對流換熱也不容忽視，它在促進(jìn)室內(nèi)空氣的混合和熱量均勻分布方面起著重要作用。在實(shí)際應(yīng)用中，通過合理設(shè)計(jì)輻射頂板的結(jié)構(gòu)和布置方式，可以優(yōu)化輻射換熱和對流換熱的比例，提高輻射頂板的供冷效率和室內(nèi)熱舒適性。例如，在輻射頂板表面設(shè)置適當(dāng)?shù)睦咂蛲蛊鸾Y(jié)構(gòu)，既可以增加輻射換熱面積，又能增強(qiáng)空氣的擾動，提高對流換熱效果。同時，合理控制室內(nèi)空氣的流速和溫度分布，也有助于充分發(fā)揮輻射換熱和對流換熱的協(xié)同作用。3.1.2太陽輻射對輻射換熱的影響太陽輻射對輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的輻射換熱過程有著顯著的影響。當(dāng)太陽輻射作用于建筑時，一部分太陽輻射會透過窗戶直接進(jìn)入室內(nèi)，加熱室內(nèi)的空氣、家具以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面等物體，使得這些物體的表面溫度升高。例如，在夏季晴朗的中午，強(qiáng)烈的太陽輻射透過窗戶照射到室內(nèi)的木質(zhì)地板上，地板表面溫度可能會在短時間內(nèi)升高5-10℃。由于輻射換熱量與物體表面溫度的四次方成正比，根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，室內(nèi)物體表面溫度的升高會導(dǎo)致其與輻射頂板之間的輻射換熱強(qiáng)度大幅增加。假設(shè)室內(nèi)某物體初始表面溫度為25℃，在太陽輻射的作用下升高到30℃，在輻射頂板表面溫度保持20℃不變的情況下，通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，該物體與輻射頂板之間的輻射換熱量會明顯增大。這使得輻射頂板需要吸收更多的熱量來維持室內(nèi)的熱平衡，從而對其供冷能力提出了更高的要求。另一方面，太陽輻射還會使建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（如外墻、屋頂?shù)龋┍砻鏈囟壬?，通過傳導(dǎo)作用將熱量傳入室內(nèi)，進(jìn)一步增加室內(nèi)物體的溫度，間接影響輻射換熱。以建筑外墻為例，在太陽輻射的持續(xù)照射下，外墻外表面溫度升高，熱量從外墻外表面逐漸傳導(dǎo)至內(nèi)表面，導(dǎo)致外墻內(nèi)表面溫度也隨之升高。外墻內(nèi)表面溫度的升高又會使其與輻射頂板之間的輻射換熱增強(qiáng)。而且，太陽輻射還會改變室內(nèi)各表面之間的輻射換熱方向和強(qiáng)度。在沒有太陽輻射時，室內(nèi)各表面之間的輻射換熱處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。但當(dāng)有太陽輻射進(jìn)入室內(nèi)后，室內(nèi)的輻射換熱場會發(fā)生變化。例如，原本與輻射頂板進(jìn)行輻射換熱較弱的某一墻面，在太陽輻射加熱該墻面后，其與輻射頂板之間的輻射換熱強(qiáng)度可能會顯著增加。這種輻射換熱方向和強(qiáng)度的改變，使得室內(nèi)輻射換熱過程變得更加復(fù)雜，也進(jìn)一步加大了輻射頂板的供冷負(fù)荷。此外，太陽輻射的變化具有時間性，不同時刻的太陽輻射強(qiáng)度和方向不同，這會導(dǎo)致室內(nèi)物體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度的動態(tài)變化，進(jìn)而使得輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的輻射換熱過程也隨時間動態(tài)變化。在早晨，太陽輻射強(qiáng)度較弱，室內(nèi)物體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度升高較慢，輻射換熱強(qiáng)度相對較小。隨著時間推移，到了中午，太陽輻射強(qiáng)度達(dá)到一天中的最大值，室內(nèi)溫度迅速上升，輻射換熱強(qiáng)度也隨之達(dá)到高峰。而在傍晚，太陽輻射逐漸減弱，室內(nèi)溫度開始下降，輻射換熱強(qiáng)度也相應(yīng)減小。輻射頂板需要不斷適應(yīng)這種輻射換熱的動態(tài)變化，調(diào)整其供冷能力，以維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。這對輻射頂板的控制系統(tǒng)和冷源的調(diào)節(jié)能力提出了較高的要求，需要能夠根據(jù)太陽輻射的變化實(shí)時調(diào)整輻射頂板的供水溫度、流量等參數(shù)，以保證輻射頂板的供冷效果和室內(nèi)熱舒適性。3.1.3太陽輻射對對流換熱的影響太陽輻射對輻射頂板與室內(nèi)空氣之間的對流換熱過程同樣產(chǎn)生重要影響。太陽輻射透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)后，直接加熱室內(nèi)空氣，使室內(nèi)空氣溫度升高。由于輻射頂板表面溫度相對較低，室內(nèi)空氣與輻射頂板表面之間的溫差增大，從而強(qiáng)化了對流換熱。在夏季陽光充足的房間中，當(dāng)太陽輻射持續(xù)照射時，室內(nèi)空氣溫度可能在1-2小時內(nèi)升高3-5℃。根據(jù)對流換熱的基本原理，溫差越大，對流換熱系數(shù)越大，對流換熱量也就越多。假設(shè)在太陽輻射作用前，室內(nèi)空氣溫度為26℃，輻射頂板表面溫度為20℃，兩者溫差為6℃；在太陽輻射作用后，室內(nèi)空氣溫度升高到29℃，溫差增大到9℃。通過相關(guān)對流換熱計(jì)算公式可以計(jì)算出，對流換熱量會隨著溫差的增大而顯著增加，這使得輻射頂板需要承擔(dān)更多的對流換熱量來維持室內(nèi)的熱平衡，對其供冷能力造成了較大的壓力。同時，太陽輻射使室內(nèi)空氣溫度分布不均勻，形成溫度梯度。在靠近窗戶等受太陽輻射直接照射的區(qū)域，空氣溫度較高；而在遠(yuǎn)離窗戶的區(qū)域，空氣溫度相對較低。這種溫度梯度會引起空氣的自然對流運(yùn)動加劇。熱空氣在高溫區(qū)域上升，冷空氣在低溫區(qū)域下沉，形成更強(qiáng)烈的空氣循環(huán)。例如，在一個較大的房間中，當(dāng)太陽輻射從一側(cè)窗戶進(jìn)入時，在房間內(nèi)會形成明顯的溫度分層現(xiàn)象，靠近窗戶的上部空氣溫度較高，遠(yuǎn)離窗戶的下部空氣溫度較低。這種溫度分層導(dǎo)致空氣自然對流更加劇烈，使得室內(nèi)空氣與輻射頂板表面之間的對流換熱更加充分?？諝饬魉俚脑黾舆M(jìn)一步提高了對流換熱系數(shù)，從而增大了對流換熱量。然而，這種不均勻的溫度分布和強(qiáng)烈的對流換熱也可能導(dǎo)致室內(nèi)熱舒適性下降，出現(xiàn)局部過熱或過冷的現(xiàn)象。為了改善這種情況，需要合理設(shè)計(jì)房間的遮陽措施和通風(fēng)系統(tǒng)，減少太陽輻射對室內(nèi)空氣溫度分布的不利影響，同時優(yōu)化輻射頂板的布置和運(yùn)行參數(shù)，以更好地適應(yīng)這種對流換熱的變化。此外，太陽輻射還會對輻射頂板表面的空氣邊界層產(chǎn)生影響。在輻射頂板表面，存在一層薄薄的空氣邊界層，其熱物理性質(zhì)對對流換熱有著重要作用。太陽輻射會使邊界層內(nèi)的空氣溫度和流速發(fā)生變化。當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度較大時，邊界層內(nèi)空氣溫度升高，空氣的粘性減小，流動性增強(qiáng)。這會導(dǎo)致邊界層厚度變薄，從而減小了對流換熱的熱阻，提高了對流換熱系數(shù)，增加了對流換熱量。相反，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度減弱時，邊界層內(nèi)空氣溫度降低，粘性增大，邊界層厚度可能會增加，對流換熱系數(shù)減小，對流換熱量也會相應(yīng)減少。因此，太陽輻射通過對輻射頂板表面空氣邊界層的影響，間接改變了對流換熱的過程和強(qiáng)度。在研究太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響時，需要充分考慮這種邊界層效應(yīng)，以更準(zhǔn)確地分析對流換熱的變化規(guī)律。三、太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響3.2基于實(shí)驗(yàn)的太陽輻射對輻射頂板供冷能力影響研究3.2.1實(shí)驗(yàn)裝置與方案設(shè)計(jì)為了深入探究太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響，搭建了專門的實(shí)驗(yàn)平臺。該實(shí)驗(yàn)平臺主要由輻射頂板實(shí)驗(yàn)裝置、冷源系統(tǒng)、太陽輻射模擬裝置以及各類測量設(shè)備組成。輻射頂板采用常見的金屬輻射頂板，尺寸為3m×2m，厚度為0.05m，內(nèi)部盤管采用銅管，管徑為15mm，管間距為0.1m。銅管均勻布置在輻射頂板內(nèi)部，以確保冷媒能夠均勻地冷卻輻射頂板表面。輻射頂板通過支架安裝在實(shí)驗(yàn)房間的頂部，距離地面高度為3m。實(shí)驗(yàn)房間的尺寸為5m×4m×3m，四周墻壁和地面均采用保溫材料進(jìn)行隔熱處理，以減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量散失，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。冷源系統(tǒng)選用一臺小型冷水機(jī)組，能夠提供穩(wěn)定的低溫冷媒。冷水機(jī)組的制冷量為5kW，可調(diào)節(jié)供水溫度范圍為12-20℃，流量調(diào)節(jié)范圍為0.5-2m3/h。通過調(diào)節(jié)冷水機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，可以模擬不同工況下輻射頂板的供冷情況。冷媒通過循環(huán)水泵輸送到輻射頂板的盤管中，然后再返回冷水機(jī)組進(jìn)行冷卻，形成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。在循環(huán)管道上安裝有流量調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，用于精確控制和測量冷媒的流量。太陽輻射模擬裝置采用多個大功率鹵鎢燈組成，通過調(diào)節(jié)鹵鎢燈的功率和角度，可以模擬不同強(qiáng)度和方向的太陽輻射。鹵鎢燈安裝在實(shí)驗(yàn)房間的頂部和側(cè)面，能夠覆蓋輻射頂板和實(shí)驗(yàn)房間的主要受光區(qū)域。為了模擬真實(shí)的太陽輻射變化，設(shè)置了一套自動控制系統(tǒng)，可根據(jù)預(yù)設(shè)的時間程序調(diào)節(jié)鹵鎢燈的功率，實(shí)現(xiàn)太陽輻射強(qiáng)度的動態(tài)變化。例如，在早晨和傍晚，逐漸降低鹵鎢燈的功率，模擬太陽輻射強(qiáng)度的減弱；在中午，將鹵鎢燈的功率調(diào)至最大，模擬太陽輻射強(qiáng)度的峰值。測量設(shè)備主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、熱流計(jì)以及太陽輻射傳感器等。在輻射頂板表面均勻布置了10個溫度傳感器，用于測量輻射頂板表面不同位置的溫度，以獲取輻射頂板表面的溫度分布情況。在實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)，分別在距離地面0.1m、1.1m和2.1m高度處布置了溫度和濕度傳感器，用于測量室內(nèi)不同高度處的溫濕度，分析室內(nèi)溫濕度場的分布。在輻射頂板的供回水管道上安裝了溫度傳感器和熱流計(jì)，用于測量供回水溫度和輻射頂板的換熱量，從而計(jì)算輻射頂板的供冷能力。太陽輻射傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)房間的頂部，能夠?qū)崟r測量太陽輻射模擬裝置產(chǎn)生的太陽輻射強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)了多個不同太陽輻射強(qiáng)度工況。將太陽輻射強(qiáng)度分為低、中、高三個等級，分別對應(yīng)500W/m2、800W/m2和1200W/m2。在每個太陽輻射強(qiáng)度工況下，又分別設(shè)置了不同的輻射頂板供水溫度（14℃、16℃、18℃）和流量（1m3/h、1.5m3/h）組合，共計(jì)3×3×2=18種實(shí)驗(yàn)工況。每種工況下，保持實(shí)驗(yàn)條件穩(wěn)定運(yùn)行3-4小時，待系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，開始采集數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，為了排除其他因素的干擾，在無太陽輻射模擬的情況下，進(jìn)行了空白實(shí)驗(yàn)，作為對比基準(zhǔn)。3.2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量與采集在實(shí)驗(yàn)過程中，對輻射頂板表面溫度、供回水溫度、流量、室內(nèi)溫濕度和太陽輻射強(qiáng)度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了精確測量和采集。輻射頂板表面溫度通過布置在其表面的溫度傳感器進(jìn)行測量。這些溫度傳感器采用高精度的鉑電阻傳感器，精度可達(dá)±0.1℃。溫度傳感器均勻分布在輻射頂板表面，形成一個溫度測量網(wǎng)絡(luò)，能夠全面準(zhǔn)確地反映輻射頂板表面的溫度分布情況。在實(shí)驗(yàn)開始前，對所有溫度傳感器進(jìn)行了校準(zhǔn)，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)過程中，每隔10分鐘記錄一次溫度傳感器的測量數(shù)據(jù)。供回水溫度分別在輻射頂板的供水管道和回水管道上進(jìn)行測量，同樣使用高精度的鉑電阻溫度傳感器。通過測量供回水溫度，可以計(jì)算出輻射頂板的供冷量，計(jì)算公式為：Q=c_m\cdotm\cdot(T_{in}-T_{out})，其中Q為供冷量（W），c_m為水的比熱容（4.2×103J/(kg?℃)），m為水的質(zhì)量流量（kg/s），T_{in}為供水溫度（℃），T_{out}為回水溫度（℃）。水的質(zhì)量流量通過安裝在管道上的電磁流量計(jì)進(jìn)行測量，流量計(jì)的精度為±0.5%。供回水溫度和流量數(shù)據(jù)與輻射頂板表面溫度數(shù)據(jù)同步采集，每隔10分鐘記錄一次。室內(nèi)溫濕度的測量通過分布在不同高度的溫濕度傳感器實(shí)現(xiàn)。這些傳感器能夠同時測量空氣的溫度和相對濕度，溫度測量精度為±0.2℃，相對濕度測量精度為±3%RH。在距離地面0.1m高度處，主要測量人員活動區(qū)域的溫濕度；在1.1m高度處，測量室內(nèi)中間位置的溫濕度；在2.1m高度處，測量靠近天花板區(qū)域的溫濕度。通過這三個高度的溫濕度測量數(shù)據(jù)，可以分析室內(nèi)溫濕度場的垂直分布情況。溫濕度傳感器同樣每隔10分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。太陽輻射強(qiáng)度由安裝在實(shí)驗(yàn)房間頂部的太陽輻射傳感器進(jìn)行測量。該傳感器采用高精度的熱電堆式太陽輻射傳感器，能夠準(zhǔn)確測量太陽輻射模擬裝置產(chǎn)生的太陽輻射強(qiáng)度，測量精度為±5W/m2。太陽輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)與其他參數(shù)數(shù)據(jù)同步采集，實(shí)時反映太陽輻射強(qiáng)度的變化情況。所有測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動采集并存儲到計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用高精度的數(shù)據(jù)采集卡，能夠快速準(zhǔn)確地采集各種傳感器的信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。在計(jì)算機(jī)中，使用專門的數(shù)據(jù)采集軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和分析，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，為后續(xù)研究太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響提供數(shù)據(jù)支持。3.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析后，得到了太陽輻射強(qiáng)度與輻射頂板供冷能力之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，輻射頂板的供冷能力顯著下降。在低太陽輻射強(qiáng)度（500W/m2）工況下，當(dāng)供水溫度為16℃，流量為1.5m3/h時，輻射頂板的單位面積供冷量可達(dá)75W/m2；而在高太陽輻射強(qiáng)度（1200W/m2）工況下，在相同的供水溫度和流量條件下，輻射頂板的單位面積供冷量下降至50W/m2左右，下降幅度約為33%。這是因?yàn)樘栞椛涫故覂?nèi)得熱量大幅增加，室內(nèi)空氣和物體溫度升高，輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的溫差減小，導(dǎo)致輻射換熱和對流換熱能力下降，從而降低了輻射頂板的供冷能力。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，供水溫度和流量對輻射頂板供冷能力也有重要影響，且與太陽輻射強(qiáng)度存在協(xié)同作用。在低太陽輻射強(qiáng)度下，適當(dāng)降低供水溫度或增加流量，能夠顯著提高輻射頂板的供冷能力。例如，當(dāng)供水溫度從16℃降低到14℃時，輻射頂板的單位面積供冷量可增加10-15W/m2。然而，在高太陽輻射強(qiáng)度下，這種調(diào)節(jié)效果相對減弱。這是因?yàn)樵诟咛栞椛鋸?qiáng)度下，室內(nèi)得熱量過大，即使降低供水溫度或增加流量，輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的溫差仍然較小，無法充分發(fā)揮其供冷潛力。同時，室內(nèi)溫濕度也受到太陽輻射強(qiáng)度的顯著影響。隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，室內(nèi)溫度明顯升高，相對濕度降低。在高太陽輻射強(qiáng)度工況下，室內(nèi)溫度最高可升高3-5℃，相對濕度降低10-15%RH。這種溫濕度的變化不僅影響人體的熱舒適性，還會對輻射頂板的供冷效果產(chǎn)生間接影響。例如，室內(nèi)溫度升高會進(jìn)一步減小輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的溫差，降低輻射頂板的供冷能力；相對濕度降低則可能導(dǎo)致室內(nèi)空氣干燥，影響人體舒適度。此外，通過對輻射頂板表面溫度分布的分析發(fā)現(xiàn)，太陽輻射強(qiáng)度的不均勻分布會導(dǎo)致輻射頂板表面溫度分布不均勻。在受太陽輻射直接照射的區(qū)域，輻射頂板表面溫度明顯升高，而在陰影區(qū)域，表面溫度相對較低。這種溫度分布的不均勻性會影響輻射頂板的供冷均勻性，導(dǎo)致室內(nèi)出現(xiàn)局部過熱或過冷的現(xiàn)象。為了改善這種情況，在實(shí)際應(yīng)用中，可以考慮采用遮陽措施，減少太陽輻射對輻射頂板的直接照射，同時優(yōu)化輻射頂板的盤管布置和冷媒流量分配，提高其表面溫度分布的均勻性。3.3基于模擬的太陽輻射對輻射頂板供冷能力影響研究3.3.1模擬軟件與模型建立為深入探究太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響，選用專業(yè)的CFD軟件ANSYSFluent進(jìn)行數(shù)值模擬。該軟件具有強(qiáng)大的物理模型和求解器，能夠精確模擬復(fù)雜的傳熱和流體流動現(xiàn)象，在建筑熱環(huán)境模擬領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。依據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，建立輻射頂板和房間的三維模型。房間尺寸設(shè)定為5m×4m×3m，與實(shí)驗(yàn)房間一致，以保證模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的可比性。輻射頂板尺寸為3m×2m，厚度0.05m，采用與實(shí)驗(yàn)相同的金屬材質(zhì)，內(nèi)部盤管為銅管，管徑15mm，管間距0.1m。在建模過程中，充分考慮各部件的幾何形狀、尺寸以及相對位置關(guān)系，確保模型的準(zhǔn)確性。在設(shè)置邊界條件時，對于輻射頂板的供回水管道，設(shè)定供水溫度和流量，其范圍與實(shí)驗(yàn)工況相同，供水溫度分別為14℃、16℃、18℃，流量為1m3/h、1.5m3/h。房間的四周墻壁和地面采用絕熱邊界條件，以減少熱量散失，模擬真實(shí)的隔熱環(huán)境。太陽輻射邊界條件根據(jù)實(shí)驗(yàn)中太陽輻射模擬裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過設(shè)定不同的輻射強(qiáng)度和方向，模擬低、中、高三個等級的太陽輻射強(qiáng)度，分別為500W/m2、800W/m2和1200W/m2。室內(nèi)空氣的初始溫度設(shè)定為26℃，相對濕度為50%。同時，考慮室內(nèi)人員、設(shè)備等熱源的影響，將人員和設(shè)備的散熱量等效為均勻分布在室內(nèi)空間的熱源，人員散熱量按100W/人計(jì)算，設(shè)備散熱量根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。在網(wǎng)格劃分方面，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對模型進(jìn)行離散，對于輻射頂板和盤管等關(guān)鍵部位，進(jìn)行局部網(wǎng)格加密，以提高計(jì)算精度。通過網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，確定合適的網(wǎng)格數(shù)量，確保模擬結(jié)果不受網(wǎng)格數(shù)量的影響。在求解器設(shè)置上，選用穩(wěn)態(tài)求解器，采用SIMPLE算法進(jìn)行壓力-速度耦合求解，能量方程、動量方程和湍流方程分別采用二階迎風(fēng)差分格式進(jìn)行離散，以保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。3.3.2模擬結(jié)果驗(yàn)證與分析將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以驗(yàn)證模擬模型的準(zhǔn)確性。對比輻射頂板表面溫度、供回水溫度、供冷量以及室內(nèi)溫濕度等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)果表明，模擬值與實(shí)驗(yàn)值具有較好的一致性。輻射頂板表面溫度的模擬值與實(shí)驗(yàn)值誤差在±0.5℃以內(nèi)，供冷量的誤差在±5%以內(nèi)，室內(nèi)溫濕度的誤差也在合理范圍內(nèi)。這說明所建立的模擬模型能夠準(zhǔn)確地反映太陽輻射對輻射頂板供冷能力的影響，為進(jìn)一步分析提供了可靠的依據(jù)。通過模擬結(jié)果，深入分析太陽輻射對輻射頂板溫度分布和供冷能力的影響。在不同太陽輻射強(qiáng)度下，輻射頂板表面溫度分布呈現(xiàn)明顯差異。隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，輻射頂板表面溫度升高，且溫度分布更加不均勻。在高太陽輻射強(qiáng)度（1200W/m2）工況下，輻射頂板受太陽輻射直接照射區(qū)域的表面溫度比低太陽輻射強(qiáng)度（500W/m2）工況下高出3-5℃。這種溫度分布的不均勻性導(dǎo)致輻射頂板的供冷能力下降，因?yàn)闇囟炔痪鶆驎共糠謪^(qū)域的換熱能力減弱，無法充分發(fā)揮輻射頂板的供冷潛力。進(jìn)一步分析供冷能力與太陽輻射強(qiáng)度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，輻射頂板的單位面積供冷量和總供冷量均顯著下降。在供水溫度為16℃，流量為1.5m3/h的條件下，低太陽輻射強(qiáng)度時，單位面積供冷量約為75W/m2；而在高太陽輻射強(qiáng)度下，單位面積供冷量降至50W/m2左右，下降幅度約為33%。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果趨勢一致，驗(yàn)證了模擬分析的可靠性。同時，模擬結(jié)果還顯示，供水溫度和流量對輻射頂板供冷能力的影響與太陽輻射強(qiáng)度存在協(xié)同作用。在低太陽輻射強(qiáng)度下，降低供水溫度或增加流量，能有效提高供冷能力；但在高太陽輻射強(qiáng)度下，這種調(diào)節(jié)效果減弱，因?yàn)槭覂?nèi)得熱量過大，輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境的溫差過小，限制了其供冷能力的提升。3.3.3不同因素對輻射頂板供冷能力影響的敏感性分析為了全面了解影響輻射頂板供冷能力的因素，對太陽輻射強(qiáng)度、供水溫度、流量、頂板材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行敏感性分析。通過改變單一因素，保持其他因素不變，對比分析輻射頂板供冷能力的變化情況。太陽輻射強(qiáng)度對輻射頂板供冷能力的影響最為顯著。隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，輻射頂板的供冷能力急劇下降。當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度從500W/m2增加到1200W/m2時，在相同的供水溫度和流量條件下，輻射頂板的單位面積供冷量下降幅度可達(dá)30%-40%。這是因?yàn)樘栞椛涫故覂?nèi)得熱量大幅增加，室內(nèi)溫度升高，輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境的溫差減小，從而降低了輻射換熱和對流換熱能力。供水溫度對輻射頂板供冷能力也有重要影響。在其他條件不變的情況下，降低供水溫度能夠顯著提高輻射頂板的供冷能力。當(dāng)供水溫度從18℃降低到14℃時，單位面積供冷量可增加15-20W/m2。然而，這種提升效果在太陽輻射強(qiáng)度較大時會受到一定限制。因?yàn)樵诟咛栞椛鋸?qiáng)度下，室內(nèi)得熱量過大，即使降低供水溫度，輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境的溫差仍然有限，難以充分發(fā)揮其供冷潛力。流量對輻射頂板供冷能力的影響相對較小。在一定范圍內(nèi)增加流量，供冷能力會有所提升，但提升幅度不大。當(dāng)流量從1m3/h增加到1.5m3/h時，單位面積供冷量僅增加5-10W/m2。這是因?yàn)榱髁康脑黾又饕绊憣α鲹Q熱，而在輻射頂板供冷過程中，輻射換熱占主導(dǎo)地位，所以流量變化對供冷能力的影響相對較弱。頂板材質(zhì)和結(jié)構(gòu)對輻射頂板供冷能力也存在一定影響。通過模擬不同材質(zhì)（如金屬、混凝土、毛細(xì)管）和結(jié)構(gòu)（盤管間距、管徑等）的輻射頂板，發(fā)現(xiàn)金屬輻射頂板的導(dǎo)熱性能好，對負(fù)荷變化響應(yīng)快，供冷能力相對較高。而混凝土輻射頂板雖然蓄熱能力強(qiáng)，但系統(tǒng)慣性大，啟動時間長，動態(tài)響應(yīng)慢，在太陽輻射變化較快的情況下，供冷能力的調(diào)節(jié)相對困難。毛細(xì)管輻射頂板換熱效率高，但供冷能力相對較小。在盤管結(jié)構(gòu)方面，減小盤管間距或增大管徑，能夠增加輻射頂板的換熱面積，提高供冷能力，但同時也會增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。綜上所述，太陽輻射強(qiáng)度是影響輻射頂板供冷能力的最關(guān)鍵因素，供水溫度和頂板材質(zhì)結(jié)構(gòu)也有重要影響，而流量的影響相對較小。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)太陽輻射情況，合理選擇輻射頂板的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，優(yōu)化供水溫度和流量等運(yùn)行參數(shù)，以提高輻射頂板的供冷能力和系統(tǒng)能效。四、太陽輻射對輻射頂板負(fù)荷的影響4.1輻射頂板負(fù)荷計(jì)算方法4.1.1建筑負(fù)荷計(jì)算的基本原理在建筑熱環(huán)境分析中，得熱量與冷負(fù)荷是兩個緊密相關(guān)但又有所區(qū)別的重要概念。得熱量是指在某一時刻進(jìn)入室內(nèi)的各種熱量的總和，這些熱量來源廣泛，包括通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入的熱量，如外墻、屋頂?shù)纫蚴覂?nèi)外溫差而傳入的熱量；太陽輻射透過窗戶直接進(jìn)入室內(nèi)的熱量，這部分熱量會隨著太陽輻射強(qiáng)度、時間以及窗戶的遮陽性能等因素而變化；室內(nèi)人員、設(shè)備、照明等散發(fā)的熱量，人員的新陳代謝會產(chǎn)生熱量，不同活動強(qiáng)度下散熱量有所不同，設(shè)備的運(yùn)行也會向室內(nèi)釋放熱量，照明燈具同樣是室內(nèi)熱源之一。冷負(fù)荷則是指為了維持室內(nèi)設(shè)定的溫度和濕度條件，在某一時刻需要空調(diào)系統(tǒng)從室內(nèi)除去的熱量。得熱量并不等同于冷負(fù)荷，這是因?yàn)榻ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的蓄熱能力。當(dāng)?shù)脽崃總魅胧覂?nèi)后，一部分熱量會被圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收并儲存起來，并不會立即轉(zhuǎn)化為冷負(fù)荷。例如，在白天太陽輻射強(qiáng)烈時，大量的太陽輻射熱量進(jìn)入室內(nèi)，一部分被室內(nèi)物體和空氣吸收，使室內(nèi)溫度升高，另一部分則被墻體、地板等圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收儲存。隨著時間的推移，當(dāng)太陽輻射減弱或停止時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)儲存的熱量會逐漸釋放出來，成為后續(xù)時刻的冷負(fù)荷。這種得熱量與冷負(fù)荷之間的時間延遲和能量分配關(guān)系，使得建筑負(fù)荷計(jì)算變得較為復(fù)雜。傳熱、得熱與負(fù)荷計(jì)算基于一系列基本的物理公式。在傳熱方面，對于通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)傳熱，可采用傅里葉定律進(jìn)行計(jì)算，其公式為Q=K\cdotA\cdot(T_{out}-T_{in})，其中Q表示傳熱量（W），K為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)（W/(m2?K)），A是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積（m2），T_{out}和T_{in}分別為室外和室內(nèi)溫度（℃）。該公式表明，傳熱量與傳熱系數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積以及室內(nèi)外溫差成正比。對于非穩(wěn)態(tài)傳熱，由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱作用，需要考慮時間因素，通常采用傳遞函數(shù)法或反應(yīng)系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。在得熱計(jì)算中，太陽輻射得熱是一個重要部分。對于通過窗戶的太陽輻射得熱，可根據(jù)太陽輻射強(qiáng)度、窗戶的遮陽系數(shù)、面積以及太陽輻射的入射角等因素進(jìn)行計(jì)算。例如，某一時刻通過窗戶的太陽輻射得熱量Q_{solar}=I\cdotC_{s}\cdotA_{window}\cdot\tau，其中I為太陽輻射強(qiáng)度（W/m2），C_{s}是窗戶的遮陽系數(shù)，A_{window}為窗戶面積（m2），\tau是窗戶對太陽輻射的透過率。室內(nèi)人員、設(shè)備、照明等的得熱則根據(jù)各自的散熱特性進(jìn)行計(jì)算。人員的散熱可根據(jù)人員數(shù)量、活動強(qiáng)度等因素確定，設(shè)備和照明的散熱則根據(jù)其功率和使用時間來計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算則需要綜合考慮得熱量以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱特性。在計(jì)算冷負(fù)荷時，通常采用冷負(fù)荷系數(shù)法或諧波反應(yīng)法等。冷負(fù)荷系數(shù)法是將得熱量乘以相應(yīng)的冷負(fù)荷系數(shù)來得到冷負(fù)荷，冷負(fù)荷系數(shù)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型、蓄熱能力以及得熱量的作用時間等因素有關(guān)。例如，對于某一時刻的室內(nèi)得熱量Q_{gain}，其對應(yīng)的冷負(fù)荷Q_{load}=Q_{gain}\cdotCLF，其中CLF為冷負(fù)荷系數(shù)。諧波反應(yīng)法是將室外溫度、太陽輻射等熱擾分解為一系列不同頻率的諧波，通過求解圍護(hù)結(jié)構(gòu)對這些諧波的響應(yīng)，得到室內(nèi)的溫度波動和冷負(fù)荷。這些方法在實(shí)際應(yīng)用中需要準(zhǔn)確確定各種參數(shù)，如圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、蓄熱系數(shù)等，以確保負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性。4.1.2輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算特點(diǎn)輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)荷計(jì)算方面具有獨(dú)特的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)存在明顯差異。在該系統(tǒng)中，輻射頂板主要承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，通過輻射和對流的方式與室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行熱量交換，降低室內(nèi)空氣和物體的溫度。新風(fēng)系統(tǒng)則承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷。這種負(fù)荷分擔(dān)方式使得輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算需要分別考慮輻射頂板和新風(fēng)系統(tǒng)的作用。對于輻射頂板承擔(dān)的顯熱負(fù)荷，其計(jì)算需要考慮輻射頂板與室內(nèi)空氣、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及室內(nèi)其他物體之間的輻射換熱和對流換熱。如前文所述，輻射換熱根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律進(jìn)行計(jì)算，對流換熱則根據(jù)對流換熱系數(shù)和溫差進(jìn)行計(jì)算。輻射頂板的供冷能力和表面溫度對顯熱負(fù)荷的承擔(dān)起著關(guān)鍵作用。當(dāng)輻射頂板表面溫度較低時，與室內(nèi)物體之間的輻射換熱和與室內(nèi)空氣之間的對流換熱增強(qiáng)，能夠承擔(dān)更多的顯熱負(fù)荷。然而，輻射頂板的供冷能力受到供水溫度、流量以及頂板材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等因素的限制。例如，在供水溫度較高時，輻射頂板表面溫度也會相應(yīng)升高，與室內(nèi)環(huán)境的溫差減小，導(dǎo)致其承擔(dān)顯熱負(fù)荷的能力下降。新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)的濕負(fù)荷主要是為了控制室內(nèi)空氣的濕度，使其保持在舒適的范圍內(nèi)。室內(nèi)的濕負(fù)荷主要來自人員的散濕、設(shè)備的散濕以及室外空氣帶入的濕氣等。新風(fēng)系統(tǒng)通過引入經(jīng)過處理的新風(fēng)，去除室內(nèi)多余的濕氣。在計(jì)算新風(fēng)系統(tǒng)的濕負(fù)荷時，需要考慮室內(nèi)人員數(shù)量、活動強(qiáng)度、設(shè)備的散濕量以及新風(fēng)的處理狀態(tài)等因素。例如，人員的散濕量可根據(jù)人員數(shù)量和每個人的散濕率來計(jì)算，設(shè)備的散濕量則根據(jù)設(shè)備的類型和運(yùn)行情況確定。新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)的部分顯熱負(fù)荷主要是為了平衡新風(fēng)與室內(nèi)空氣之間的溫差。當(dāng)新風(fēng)溫度與室內(nèi)空氣溫度不同時，會進(jìn)行熱量交換，這部分熱量交換也需要在負(fù)荷計(jì)算中予以考慮。此外，輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算還需要考慮系統(tǒng)的動態(tài)特性。由于太陽輻射、室內(nèi)人員活動、設(shè)備運(yùn)行等因素隨時間不斷變化，室內(nèi)的得熱量和負(fù)荷也會隨之動態(tài)變化。例如，在一天中，太陽輻射強(qiáng)度從早晨到中午逐漸增強(qiáng)，下午又逐漸減弱，這會導(dǎo)致室內(nèi)的太陽輻射得熱量不斷變化，進(jìn)而影響輻射頂板和新風(fēng)系統(tǒng)的負(fù)荷。因此，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時，需要采用動態(tài)負(fù)荷計(jì)算方法，考慮不同時刻的負(fù)荷變化情況，以確保空調(diào)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地滿足室內(nèi)負(fù)荷的需求。同時，還需要考慮輻射頂板和新風(fēng)系統(tǒng)之間的協(xié)同作用，合理分配兩者承擔(dān)的負(fù)荷，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和室內(nèi)的熱舒適性。4.1.3常用的輻射頂板負(fù)荷計(jì)算方法在輻射頂板負(fù)荷計(jì)算中，熱平衡法是一種常用的方法。該方法基于能量守恒原理，對輻射頂板、室內(nèi)空氣、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及室內(nèi)其他物體之間的熱量傳遞進(jìn)行全面的分析和計(jì)算。在熱平衡法中，需要考慮輻射頂板與室內(nèi)環(huán)境之間的輻射換熱、對流換熱以及傳導(dǎo)換熱。通過建立輻射頂板表面、室內(nèi)空氣以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的熱平衡方程，求解出各個表面的溫度和換熱量，從而確定輻射頂板承擔(dān)的顯熱負(fù)荷。以一個簡單的房間模型為例，假設(shè)房間內(nèi)有輻射頂板、外墻、窗戶、室內(nèi)空氣以及人員和設(shè)備等熱源。在建立熱平衡方程時，對于輻射頂板表面，需要考慮其與室內(nèi)空氣的對流換熱、與室內(nèi)其他物體的輻射換熱以及通過供冷盤管帶走的熱量。對于外墻內(nèi)表面，需要考慮其與室內(nèi)空氣的對流換熱、與室內(nèi)其他物體的輻射換熱以及通過外墻傳導(dǎo)的熱量。對于室內(nèi)空氣，需要考慮其與輻射頂板、外墻、窗戶以及人員和設(shè)備等熱源之間的熱量交換。通過聯(lián)立這些熱平衡方程，并結(jié)合邊界條件和初始條件，可以求解出各個時刻的溫度分布和換熱量。例如，在某一時刻，已知輻射頂板的供水溫度、流量，室內(nèi)人員和設(shè)備的散熱量，以及室外空氣溫度和太陽輻射強(qiáng)度等條件，通過熱平衡法可以計(jì)算出輻射頂板的表面溫度、供冷量以及室內(nèi)空氣溫度等參數(shù)。熱平衡法的優(yōu)點(diǎn)是能夠全面考慮各種熱量傳遞過程，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。然而，該方法需要詳細(xì)的建筑結(jié)構(gòu)和熱工參數(shù)，計(jì)算過程較為復(fù)雜，對于大型建筑或復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，計(jì)算量較大。輻射時間序列法也是一種廣泛應(yīng)用于輻射頂板負(fù)荷計(jì)算的方法。該方法主要考慮了太陽輻射和室內(nèi)熱源的得熱量在時間上的分布以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱特性。在輻射時間序列法中，首先將太陽輻射和室內(nèi)熱源的得熱量按照時間序列進(jìn)行分解，得到不同時刻的得熱量值。然后，根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)特性，將得熱量轉(zhuǎn)化為逐時冷負(fù)荷。輻射時間序列法通過引入輻射時間因子來反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力。輻射時間因子與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料、厚度、熱容量等因素有關(guān)，它表示了得熱量在不同時刻轉(zhuǎn)化為冷負(fù)荷的比例。例如，對于某一時刻的太陽輻射得熱量，根據(jù)輻射時間因子，可以計(jì)算出該時刻以及后續(xù)時刻的冷負(fù)荷貢獻(xiàn)。輻射時間序列法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算過程相對簡單，能夠考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱特性，對于負(fù)荷的動態(tài)變化有較好的適應(yīng)性。與熱平衡法相比，該方法不需要建立復(fù)雜的熱平衡方程，計(jì)算效率較高。然而，輻射時間序列法在確定輻射時間因子時需要一定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果支持，對于不同類型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，輻射時間因子的確定可能存在一定的誤差。除了熱平衡法和輻射時間序列法，還有一些其他的負(fù)荷計(jì)算方法也在輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，如反應(yīng)系數(shù)法、傳遞函數(shù)法等。反應(yīng)系數(shù)法是將圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程看作是對一系列脈沖熱擾的響應(yīng)，通過求解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)系數(shù)，得到室內(nèi)溫度和負(fù)荷的變化。傳遞函數(shù)法是利用數(shù)學(xué)模型來描述圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱特性，將室外溫度、太陽輻射等熱擾作為輸入，室內(nèi)溫度和負(fù)荷作為輸出，通過傳遞函數(shù)來計(jì)算負(fù)荷。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的計(jì)算方法。例如，對于簡單的建筑結(jié)構(gòu)和負(fù)荷變化較小的情況，可以選擇計(jì)算過程相對簡單的輻射時間序列法；對于復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)和需要精確計(jì)算的情況，熱平衡法可能更為合適。同時，也可以結(jié)合多種方法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，以提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.2太陽輻射對輻射頂板負(fù)荷的影響分析4.2.1太陽輻射得熱在輻射頂板負(fù)荷中的占比以某位于南方地區(qū)的辦公建筑為例，該建筑采用輻射頂板供冷系統(tǒng)，辦公室朝向?yàn)檎?，窗戶面積為6平方米，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能良好。通過專業(yè)的建筑能耗模擬軟件DeST，對該辦公室在典型夏季工況下進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算分析。在模擬過程中，詳細(xì)考慮了太陽輻射強(qiáng)度的逐時變化、室內(nèi)人員和設(shè)備的散熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱等因素。計(jì)算結(jié)果顯示，在一天中太陽輻射最強(qiáng)的時段（12:00-14:00），輻射頂板的總負(fù)荷約為3500W。其中，太陽輻射得熱所產(chǎn)生的負(fù)荷約為1500W，占輻射頂板總負(fù)荷的比例達(dá)到42.86%。這表明在太陽輻射較強(qiáng)的時段，太陽輻射得熱是輻射頂板負(fù)荷的重要組成部分。進(jìn)一步對不同季節(jié)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在夏季，由于太陽輻射強(qiáng)度大，日照時間長，太陽輻射得熱在輻射頂板負(fù)荷中的占比相對較高，平均可達(dá)35%-45%。而在春秋季節(jié)，太陽輻射強(qiáng)度相對較弱，日照時間適中，該占比約為20%-30%。在冬季，雖然太陽輻射強(qiáng)度較小，但由于室內(nèi)供暖需求，輻射頂板主要承擔(dān)供暖任務(wù)，此時太陽輻射得熱對負(fù)荷的影響相對較小，占比一般在10%以下。通過對多個不同類型建筑（如住宅、商業(yè)建筑等）的案例分析，也得到了類似的結(jié)果。在不同建筑類型中，太陽輻射得熱在輻射頂板負(fù)荷中的占比會因建筑的朝向、窗戶面積、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遮陽措施等因素而有所差異。但總體來說，太陽輻射得熱在輻射頂板負(fù)荷中占據(jù)著相當(dāng)重要的比例，尤其是在夏季和太陽輻射較強(qiáng)的時段，對輻射頂板的負(fù)荷有著顯著的影響。在建筑設(shè)計(jì)和輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)劃中，必須充分考慮太陽輻射得熱的因素，以準(zhǔn)確計(jì)算輻射頂板的負(fù)荷，合理選擇系統(tǒng)設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)。4.2.2不同朝向房間太陽輻射對輻射頂板負(fù)荷的影響差異不同朝向房間由于太陽輻射強(qiáng)度和時間的差異，導(dǎo)致輻射頂板負(fù)荷存在明顯不同。以南向房間為例，在夏季，早晨太陽逐漸升起，太陽輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，南墻和南窗開始接收太陽輻射。隨著時間推移，到中午時分，太陽高度角達(dá)到一天中的最大值，南窗接收的太陽輻射強(qiáng)度最強(qiáng)。此時，大量的太陽輻射透過南窗進(jìn)入室內(nèi)，直接加熱室內(nèi)空氣和物體，使得室內(nèi)得熱量迅速增加。由于輻射頂板需要承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，室內(nèi)得熱量的增加直接導(dǎo)致輻射頂板的負(fù)荷增大。在中午12:00-14:00這段時間，輻射頂板的負(fù)荷可達(dá)到全天的峰值。據(jù)實(shí)際測量和模擬分析，在該時段，南向房間輻射頂板的負(fù)荷相較于其他時段可增加30%-50%。而東向房間在早晨太陽升起后，太陽輻射首先照射到東墻和東窗。由于早晨太陽高度角較小，太陽輻射強(qiáng)度相對較弱，但隨著時間推移，太陽輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。在上午8:00-10:00左右，東向房間接收的太陽輻射達(dá)到一個相對較高的水平。此時，室內(nèi)得熱量增加，輻射頂板的負(fù)荷也隨之增大。與南向房間不同的是，東向房間在中午過后，太陽輻射逐漸減弱，輻射頂板的負(fù)荷也開始下降。通過對比分析，在太陽輻射最強(qiáng)的時段，東向房間輻射頂板的負(fù)荷約為南向房間的70%-80%。西向房間的情況與東向房間類似，但太陽輻射的時間和強(qiáng)度分布有所不同。西向房間在下午太陽逐漸西斜時，開始接收較強(qiáng)的太陽輻射。在下午14:00-16:00左右，西向房間的太陽輻射強(qiáng)度達(dá)到較高值。由于此時室外氣溫也較高，室內(nèi)外溫差較小，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量相對較少，而太陽輻射得熱成為室內(nèi)得熱量的主要來源。這使得西向房間輻射頂板的負(fù)荷在下午時段顯著增加。與南向房間相比，西向房間在太陽輻射最強(qiáng)時段的負(fù)荷略低于南向房間，但由于太陽輻射持續(xù)時間較長，全天的累計(jì)負(fù)荷與南向房間較為接近。北向房間由于太陽輻射時間較短，太陽輻射強(qiáng)度相對較弱，其輻射頂板負(fù)荷相對較小。在夏季，北向房間主要接收的是散射輻射和少量的反射輻射。這些輻射的強(qiáng)度較低，使得室內(nèi)得熱量較少，輻射頂板的負(fù)荷也相對較低。據(jù)測量和模擬，北向房間輻射頂板的負(fù)荷僅為南向房間的30%-40%。在一天中的大部分時間里，北向房間輻射頂板的負(fù)荷變化較為平緩，沒有明顯的峰值。綜上所述，不同朝向房間太陽輻射對輻射頂板負(fù)荷的影響差異顯著。南向房間由于太陽輻射強(qiáng)度大、時間長，輻射頂板負(fù)荷在中午時段達(dá)到峰值且全天負(fù)荷較高。東向和西向房間太陽輻射時間和強(qiáng)度分布不同，負(fù)荷峰值出現(xiàn)的時間也不同，且全天負(fù)荷相對較高。北向房間太陽輻射弱，負(fù)荷相對較小且變化平緩。在建筑設(shè)計(jì)和輻射頂板空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)房間的朝向合理設(shè)計(jì)遮陽措施，優(yōu)化輻射頂板的布置和運(yùn)行參數(shù)，以適應(yīng)不同朝向房間的負(fù)荷特點(diǎn)，提高系統(tǒng)的能效和室內(nèi)熱舒適性。4.2.3考慮太陽輻射時輻射頂板負(fù)荷的動態(tài)變化太陽輻射隨時間的變化導(dǎo)致輻射頂板負(fù)荷呈現(xiàn)出明顯的動態(tài)變化規(guī)律。以夏季典型日為例，在早晨，隨著太陽逐漸升起，太陽輻射強(qiáng)度開始增加，透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射得熱逐漸增多。此時，室內(nèi)空氣和物體開始吸收太陽輻射熱量，溫度逐漸升高，輻射頂板的負(fù)荷也隨之緩慢上升。在6:00-8:00時間段內(nèi)，輻射頂板的負(fù)荷增長率相對較低，約為每小時5%-10%。這是因?yàn)樵绯刻柛叨冉禽^小，太陽輻射強(qiáng)度較弱，且室內(nèi)溫度與輻射頂板表面溫度的初始溫差相對較小。隨著時間推移，到上午時段，太陽輻射強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，室內(nèi)得熱量迅速增加。在8:00-12:00期間，輻射頂板的負(fù)荷增長率明顯加快，可達(dá)每小時15%-20%。此時，室內(nèi)空氣和物體的溫度快速上升，與輻射頂板之間的溫差增大，輻射換熱和對流換熱作用增強(qiáng)，導(dǎo)致輻射頂板需要承擔(dān)更多的熱量，負(fù)荷急劇上升。在接近中午12:00時，輻射頂板的負(fù)荷增長速度達(dá)到最大值。中午12:00-14:00是太陽輻射強(qiáng)度最強(qiáng)的時段，室內(nèi)得熱量達(dá)到一天中的峰值。在這一時間段內(nèi)，輻射頂板的負(fù)荷也達(dá)到最大值，且基本保持穩(wěn)定。由于太陽輻射強(qiáng)度在短時間內(nèi)變化較小，室內(nèi)得熱量相對穩(wěn)定，輻射頂板的負(fù)荷也處于相對穩(wěn)定的高值狀態(tài)。然而，盡管負(fù)荷值穩(wěn)定，但此時輻射頂板的供冷壓力巨大，需要持續(xù)高效地運(yùn)行以維持室內(nèi)的熱平衡。下午14:00之后，太陽輻射強(qiáng)度逐漸減弱，室內(nèi)得熱量開始減少。輻射頂板的負(fù)荷也隨之緩慢下降。在14:00-18:00時間段內(nèi)，負(fù)荷下降率約為每小時10%-15%。隨著太陽輻射強(qiáng)度的降低，室內(nèi)空氣和物體的溫度逐漸降低，與輻射頂板之間的溫差減小，輻射換熱和對流換熱作用減弱，輻射頂板承擔(dān)的熱量減少，負(fù)荷逐漸降低。傍晚18:00以后，太陽輻射基本消失，室內(nèi)得熱量主要來自室內(nèi)人員、設(shè)備等熱源。輻射頂板的負(fù)荷繼續(xù)下降，且下降速度逐漸加快。在18:00-20:00期間，負(fù)荷下降率可達(dá)每小時15%-20%。到夜間，室內(nèi)得熱量相對穩(wěn)定且較低，輻射頂板的負(fù)荷也維持在一個較低的水平。此時，輻射頂板主要承擔(dān)室內(nèi)人員、設(shè)備等產(chǎn)生的少量顯熱負(fù)荷，運(yùn)行工況相對輕松。通過對多個不同季節(jié)、不同天氣條件下輻射頂板負(fù)荷動態(tài)變化的研究發(fā)現(xiàn)，這種動態(tài)變化規(guī)律具有普遍性。但在不同季節(jié)和天氣條件下，太陽輻射的強(qiáng)度、時間以及室內(nèi)熱源的情況有所不同，會導(dǎo)致輻射頂板負(fù)荷的動態(tài)變化曲線在具體數(shù)值和變化幅度上存在差異。例如，在陰天，太陽輻射強(qiáng)度較弱，輻射頂板