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1、108低温建筑技术瑚9年第4期(总第130期)地板辐射采暖双向散热温度场数值模拟赫海灵，周宪伟(黑龙江工程学院木工程系哈尔滨15)【摘要】提出了地板辐射采暖双向散热的设计模型，双向散热与传统的地板辐射采暖相比，降低了地板表面温度，房间平均辐射温度下降，室内空气温度分布更趋合理，舒适性得到了提高。同时文中采用有限差分法完成了楼板温度场的数值模拟，在给定的6m36m35m标准房间，管间距l工况下得到了地板内的温度分布，表明房间温度场更加均匀，证明了模型的合理，所以双向散热的地板辐射采暖系统是地板辐射采暖系统的合理补充。【关键词】地板表面温度；双向散热；有限差分【中图分类号lTU83216【文献标识
2、码】B【文章编号】1001一鹋64(加09)0401傀一0引言低温热水地板辐射采暖系统作为当今较为先进的一种采暖方式，是将低温热水通过埋设于地面楼板上部的碎石混凝土内的加热盘管，加热地板，从而实现地板进一步加热室内空气和墙体的采暖方式。为了适应人的舒适性要求，对加热地板的表面温度有一定限制，设计中通过控制地板单位面积散热量来满足这一要求，GB5192003采暖通风与空气调节设计规范中规定了一般房间宜采用的温度为2426，最高为28。根据现行规范给定的数据，对于一些面积较小，开窗面积相对较大的房间或位于边角顶层的房间，由于单位面积散热量过高，造成室内地板表面温度过高，在这样的采暖房间，不仅脚会灼
3、热，而且人也有被烘烤的感觉，所以舒适性很差。这样的房间单一的地板辐射采暖难以满足要求。需在房闻内设置其它供暖辅助设备，如在房间加装散热器，以满足房间所需散热量。这样不仅增加了设计成本，而且由于房间采用散热器和地热双重散热方式，地板辐射采暖优势难以显示出来。而对于一些建筑，如按面积收费的民用建筑或作为整体的商业建筑，不需对楼上楼下分户测量热费，地板内可不敷设保温层，这样地板不仅向上面房间散热，同时作为下层房间的屋顶向下面房间散热，实现了地板的双向散热，地板上表面温度下降，较好的解决了室内地板表面温度过高的问题。1数学模型与计算方法计算一标准层普通房间，房间尺寸为6m36m35m，由于房间热负荷较
4、大，采用地板辐射采暖后，当室内设计温度为18时，地板表面温度高于28达到30，超过规范要求，故对此房间进行双向散热设计，计算出不敷设保温层后地板的温度。系统由预热开始到达到稳定后，地板内部的温度场不再随时间变化，所以传热过程是一个与时间无关的稳态导热过程。对于以热水为热源的低温地板辐射采暖系统，水在塑料管中流动，不断将热量传到室内空间，热量是在空间三个方向传导的，故该传热过程是一个三维传热过程，但由于加热盘管双回型铺设方式特有的均化作用，管内热水随着管长方向的温度变化很缓慢，故忽略该方向的传热。就可以利用二维导热过程来求解地板内的温度分布【2】。为简化计算，作如下假定：(1)认为加热管中水的温
5、度是均匀的，加热管进出口平均温度即为加热管中热水的平均温度。(2) 认为地板各层材料紧密接触，不考虑接触热阻。(3)认为楼板均质恒物性。混凝土部分的导热系数为h=079W，(mK)，空心部分的当量导热系数为k=O29W，(mK)。(4)楼板只有向上和向下两方面的传热，楼板与外墙的接触处设有保温层，该方向没有热量传递。11热水与管壁的换热由于塑料管管壁很薄，容量小，热水通过塑料盘管时的传热可视为无惯性、无滞后，但塑料管的热阻不可忽略。因此，塑料盘管管壁的温度不能简单地用供、回水温度来代替。塑料盘管外表面温度t，可用以下公式求得。Gc。(tI一如)=黜。(1)式中，G为热水质量流量，ks；C，为比
6、热容，(1【gK)；l，为供水温度，；12为回水温度，；K为传热系数，w，(矗K)；F为加热管面积，m2；厶。为对数温差。12地板内的传热地板内温度计算采用有限差分法，在楼板划分均匀网格，给出每个节点的差分方程，网格划分如图l所示：撩誊燕塞融；一图I地板辐射采暖网格划分13差分方程的建立由于楼板只有向上和向下两方面的传热所以两侧为绝热边界条件。上下为第三类边界条件，在计算中遇到四类节点，节点差分方程如下：第三类边界条件万方数据赫海灵等：地板辐射采暖双向散热温度场数值模拟1092Ij川“刈u-(4+学)如J+学”o(2)内部节点IiI+如+I+Ij，一I+k卜一4缸j50(3)绝热节点“j+专屯
7、川+吉。一2b=o(4)内部曲面节点2222ii石。而2+乏。ii“+l+5_；1屯卜l+iTi：而屯卜I一2(+)屯，=o(5)14程序框图差分方程的求解采用迭代法，计算程序框图如图2所示：输入Jl，Tlj=Tll叠带次数IT=0IJ锻人节点方程气ll陋“I结束IL叫打印不收敛，图2节点温度计算的程序框图2计算结果与分析图3是地板上表面温度分布图，从图可以看出，当此房间采用地板辐射采暖后，地板表面的温度分布超过了28上限值；采用双向散热后，地板上表面温度大大下降，满足了室内卫生要求。籍距离，mm图3地板上表面温度分布图图4是采用双向散热后，地板上表面温度和下表面温度分布图，由图可以看出楼板上
8、表面温度高于下表面温度。3结语(1)采用双向散热后，地板表面温度得到了有效降低，房间温度分布更趋合理。(2)房间楼板上不设保温层，系统造价得到了降低，解决了地热与散热器采暖方式对比造价偏高的问题，同时房间层高得到了增加。302826舞2422距离，如图4地板上、下表面温度分布图(3) 由于双向散热的采暖系统与普通地热采暖方式相比具有以上几方面优势，所以双向散热的地板辐射采暖系统为地板辐射采暖系统的合理补充。参考文献1卫敬温地板辐射采暖在工程中的应用J山西建筑，2003。20242】章熙民传热学M】北京：中国建筑工业出版社，200l，3r7393】杨世铭传热学M北京：商等教育出版社，2005，7
9、374收稿日期】加09一01一10【作者简介】赫海灵(1979一)，男，黑龙江明水人。硕士，研究方向：供热通风与空调工程。(编辑陈伟)工工Z3=工工士士善善辜期刊变更启示辜工工丰尊敬的读者，低温建筑技术承蒙广：毒大读者的厚爱，在过去的办刊过程中取得窭李了很大的成效，为了更好地服务广大读者，丰霉从20【)9年起由原来的双月刊变为月刊，原霉：来按双月刊订阅刊物的读者，如需全年12：霉期的杂志，请与编辑部联系，将下半年的订害：费寄给编辑部，每期定价lo元，半年价60：$元，另付邮资20元，合计80元。由于刊期$车变更给您带来不便，在此深表歉意。：辜低温建筑技术编辑部$工工工工工工工工。幻-H暑_，_
10、H_HH_；牟万方数据地板辐射采暖双向散热温度场数值模拟作者：赫海灵， 周宪伟作者单位：黑龙江工程学院土木工程系,哈尔滨,150050刊名：低温建筑技术英文刊名：LOW TEMPERATURE ARCHITECTURE TECHNOLOGY年，卷(期)：2009，31(4)被引用次数：1次参考文献(3条)1.卫敬温 地板辐射采暖在工程中的应用期刊论文-山西建筑 20032.章熙民 传热学 20013.杨世铭 传热学 2005相似文献(3条)1.期刊论文 赫海灵.HAO Hai-ling 地板辐射采暖双向散热系统舒适性研究 -山东建筑大学学报2009,24(1)提出了地板辐射采暖双向散热的设计模
11、型,双向散热与传统的地板辐射采暖相比,降低了地板表面温度.同时本文采用PMV(预测平均投票指标)及PPD(预期不满意百分数指标),综合评价采用普通散热器房间、地板辐射采暖房间及双向散热地板辐射采暖房间在不同室内设计温度时的舒适性.2.期刊论文 赫海灵.He Hailing 地板辐射采暖双向散热舒适性研究 -制冷与空调（四川）2009,23(1)提出了地板辐射采暖双向散热的设计模型,双向散热与传统的地板辐射采暖相比,降低了地板表面温度,楼板平均辐射温度下降,室内空气温度分布更趋合理.同时本文采用预测平均投票指标及预期不满意百分数指标,综合评价采用普通散热器房间、地板辐射采暖房间及双向散热地板辐射
12、采暖房间在不同室内设计温度时的PMV值及PPD值,并对其进行了分析.3.期刊论文 赫海灵 地板辐射采暖双向散热舒适性研究 -低温建筑技术2009,31(2)提出了地板辐射采暖双向散热的设计模型,双向散热与传统的地板辐射采暖相比,降低了地板表面温度,楼板平均辐射温度下降,室内空气温度分布更趋合理.同时文中采用预测平均投票指标及预期不满意百分数指标,综合评价采用普通散热器房间、地板辐射采暖房间及双向散热地板辐射采暖房间在不同室内设计温度时的PMV值及PPD值,并对其进行了分析.引证文献(1条)1.武传燕.李栋.吴国忠 影响地板辐射采暖盘管散热的因素分析期刊论文-低温建筑技术 2010(3)本文链接：http:/