地板采暖運行中的傳熱問題研究.pdf

1、低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)作為一種既節(jié)能又舒適的新型采暖方式，正日益廣泛的應(yīng)用于居住建筑工程之中。國內(nèi)外的科學(xué)家和工程師們地對其采暖機理、節(jié)能效果和熱舒適性等方面進行了大量的研究。但多數(shù)集中在對地板內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其傳熱過程的研究，通過建立地板內(nèi)部傳熱模型進行模擬計算，分析覆蓋層厚度、管間距、鋪設(shè)方式等因素對系統(tǒng)溫度分布的影響。而對于地板輻射采暖的調(diào)節(jié)與控制涉足不多。由于輻射地板覆蓋層具有較強的蓄熱放熱性能，采用間歇調(diào)節(jié)更具優(yōu)越性，十分適宜于民

2、用住宅采用。多數(shù)研究者仍按照傳統(tǒng)散熱器的調(diào)節(jié)方式進行粗略的質(zhì)調(diào)節(jié)和流量調(diào)節(jié)，忽略了地板采暖結(jié)構(gòu)的熱惰性，很顯然這種調(diào)節(jié)方式一方面會影響住戶居民的舒適程度，另一方面會造成很大的能源浪費。也有的研究者在建立房間熱過程方程時，忽略了室內(nèi)空氣的熱容，導(dǎo)致計算結(jié)果與實測結(jié)果不相符。由此可見，有必要對地板輻射采暖系統(tǒng)的間歇運行調(diào)節(jié)進行深入研究，建立更加符合實際的傳熱模型，總結(jié)溫度變化規(guī)律，為間歇運行方案的實施提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。 本文所

3、做的主要工作如下：(1)運用傳熱學(xué)原理，對地板輻射采暖房間建立了動態(tài)傳熱模型。用有限差分法將數(shù)學(xué)模型進行離散，應(yīng)用VisualBasic編制了計算程序。利用計算程序?qū)蓚€典型實例進行計算，模擬計算結(jié)果表明①在預(yù)熱階段，相同條件下，不同地面層溫度變化差別較大，本次計算中，大理石地面與大理石加毛毯地面預(yù)熱后的溫度相差10℃，且大理石地面變化更迅速。②相同條件下，保溫墻體的室溫比普通墻體室溫提高3-5℃，更加節(jié)能③將北方供暖期室外溫度細劃分為

4、幾個階段，通過大量的模擬計算，對每個溫度變化階段推薦其最佳間歇運行方案。 (2)為了驗證傳熱模型及計算結(jié)果的可靠性，對實際地板輻射房間溫度場進行實測，分別在地板表面、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面和室內(nèi)外布置74個熱電偶溫度測點，共測試5天，前三天為連續(xù)運行階段，后兩天為間歇運行階段。將計算與測試數(shù)據(jù)進行對比，結(jié)果表明，在穩(wěn)態(tài)計算中，各部分結(jié)果誤差在1.5℃以內(nèi)，非穩(wěn)態(tài)計算中，室內(nèi)溫度及地板表面溫度部分誤差在1.5℃以內(nèi)，外墻內(nèi)壁部分誤差在2.

5、5℃以內(nèi)，溫度變化規(guī)律基本相同。實測結(jié)果還證實輻射地板系統(tǒng)房間在高度方向“足暖頭涼”，成負溫度梯度分布，接近頂棚處溫度稍有升高。間歇運行過程中，室內(nèi)溫度變化很小且趨勢平緩，進一步證實地板輻射采暖系統(tǒng)適宜采用此種運行調(diào)節(jié)方式。 (3)運用PMV-PPD指標，在人穿著不同厚度衣服的情況下，分別對地板采暖房間和傳統(tǒng)散熱器采暖房間的熱環(huán)境作出評價。結(jié)果表明，在地板采暖房間穿薄毛衣毛褲感覺最舒適，只有7﹪的人感覺不滿意。引入(火用)效率的

6、概念，通過計算可知，低溫地板輻射采暖系統(tǒng)在綜合考慮熱源“質(zhì)”和“量”的基礎(chǔ)上，與普通散熱器采暖系統(tǒng)相比，可節(jié)能70﹪左右。 (4)運用費用現(xiàn)值和費用年值指標，對地板采暖和散熱器采暖的經(jīng)濟性進行評價并進行經(jīng)濟分析。結(jié)果表明，無論從經(jīng)濟效益上，還是從社會效益方面考慮，地板輻射采暖都是可行的方案，同傳統(tǒng)的散熱起采暖系統(tǒng)相比較具有很大優(yōu)勢。 通過本文對地板輻射采暖系統(tǒng)間歇運行的理論研究及現(xiàn)場測試，可為地板輻射采暖方式的推廣及運行