地板采暖系统实测与室内温度场计算
地板辐射采暖空间温度场的数值模拟(1)
６）上表面左右尖角
％．。＋Ｆ。，ｏ＝（２＋忍）％，ｏ一船乃
（７）
％．１＋Ｚ３０。ｏ＝（２＋船）ｒ３０．ｏ一船丁ｆ
（８）
７）等温边界
瓦。严ｒ。
（９）
其中：ｉ＝０～１，＿『＝１０，１４；ｉ＝ｌ，２，歹＝１１，１３；ｉ＝
２，＿，＝１２；
正．产疋
其中：ｉ＝２９～３０，＿『＝１０，１４；ｉ＝２８，２９，＿『＝１１，１３；
Ｈ１型羹警纛嚣意篇及应肌圳’ ４）本文为进一步研究地板采暖系统计算机设计 ～ｏｆ—盂ｊ—二ｃａｌ Ａ刚＝ｉ∞［Ｍ］：Ｔｉ舳ｊｉｌｌ：蒜ｉｎ ｕｎｉｖｅ商坶
软件做了重要的基础工作。Ｐｌｌｌ出捌Ｈｏｕｓｅ，１９９４。２５０—２５３．
［参考文献］
［１］杨世铭．传热学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９８０，２９５
ｈｅａｔ
ｔｌｌｅⅡ００ｒ蛔叫）ｅ：舳 缸ａ璐南ｒ ｔｏ ｔｌｌｅ铲叫ｎｄ ｉ殍ｌｏ同．Ｏｎ ｔｈｅ ｈ豳０ｆ ｄｌｅ ｈｅａｔ缸ａＩｌｓｆｅｒ ｅ（１ｕ撕ｏｎ，ａ ｍａｔｋ粕撕ｃａｌ ｍｏｄ域ｏｆ
ｔ｝ｌｅ船ｐｅｒ岫ｔｓ．Ａ ｉｓ删ｄｅｄ． ｆｉｅｌｄ ｉｌｌ ｔＩｌｅ ｎｏｏｒ ｒａｄｉａｎｔ ｌｌ嘲ｔｉＩｌｇ ｓｙｓｔ锄ｗ鹪ｓｉ删】ｌａ白ｅｄ．髓ｅ ｆｉｎｉ睁ｄｉＩｋｅｎｃｅ脒－血ｏｄ ｗ鹅ｔａｌ【ｅｎ．７Ｉｈｅ伽ｐｕ枷ｏｎａｌ瞅血ｔｓ
通过与实测结果进行比较和调整，可有效地控制供暖温度，取得了满意的结果，为工程设计提供比较准确的方
法。
关键词：地板辐射采暖；有限差分法；数值模拟
中图分类号：’１酗１１＋·２
文献标识码：Ａ
０引 言
在地板辐射采暖系统设计中，地板表面温度是 一个非常重要的参数。如果温度过高，就会刺激人 体脚部的汗腺分泌，使人有一种被烘烤的感觉，非常 不舒服；温度过低，又达不到设计室温。因此，控制
地板采暖之热负荷计算
4、需要注意的问题：
（1）与相邻房间的温度差大于或等于5℃时，需要计算邻间不等温传热（或者进行修正）；
（2）围护结构的基本耗热量计算出来后，应进行修正，包括：朝向修正、风力附加、外门附加、高度附加（如果需要）。
围护结构附加耗热量:
Q1′= Q′j.j×(1+χch+χf+χx)×(1+χf.g)
△ty=4.5℃， Rn=0.115
代入上述公式，得
例2.外窗最小传热热阻
tn=18， tw=-14.4， △ty=6（见附录1-5），
Rn=0.115（见表1-1）代入，得：
说明：若实际传热热阻=1/K≥，就满足要求。
一般来说，国家规定，现在的居住建筑、公共建筑采用节能墙体，外墙要求做保温，而且限定了窗墙面积比，基本都能满足要求，热指标都比较小。
2.阳台门不应计入外门附加。
二、最小传热阻
我们可能遇到过这样的情况：把边户型山墙的夹角内侧湿湿的，或者出现“粉了”的现象。这就是墙角处最小传热阻骗小，导致内表面结露造成的。因此为避免类似的工程通病，在建筑设计选墙体做法的时候，我们有必要对围护结构最小传热阻进行计算。
R?围护结构最小传热阻
室外计算温度可以查阅《采暖通风与空气调节气象资料集》暖通设计规范，或暖通设计手册。如果资料无法查到，应参考临近地区的气象参数（临近地区也存在差异），并向当地气象部门咨询。
3、热负荷由失热量和得热量组成，取代数和：
失热量有：
（1）围护结构传热耗热量Q1；
（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；
ρw?室外温度下的空气密度 公斤/ m
tn?室内空气计算温度, ℃;
地板采暖房间室内温度测试
摘 要 目 ， 着 宅 暖 发 变 ， 室 供 方 出 很多 的 式 地 辐 采 以 清 卫 ， 适 节 优 ： 前 随 住 供 的 展 化 我国 内 暖 式 现了 新 形 。 板 射 暖 其 洁 生 舒 ， 等 寰
受到人们 的青 睐 。 是地 板 采暖在 我 国发展仍 不成 熟 ， 有 工程运 行 时常 常 出现 各种 问题 。 尔滨工业 大 学市政环 境 工程 学院 院楼 但 现 哈 自２ ０ 年 采用地 板辐 射采 暖 系统 ， 文对 该楼 非特殊 房 间进行 实地 测试 ， ０２ 本 为后 期 改造提供 实验数 据 。
ｒ＿ 锄 皿 ｒ—
分别为 ０ ０ 、 ９ １ 、 ９２ 、 、． ０ 、． １ 、４ ４ ． ４ ． ．
２． ３４ｒ 。 ９、 ． ｆ ｌ
表 １ Ｅ处各 点极值
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相差无几 ， 表明 白天可 能出现的开窗行 为对梯 度影 响并不太大 。 温度分布曲线见 图 ２ 。 ２ 室 内空气 温度 与墙体温度 竖 向梯度关 ３ 从图中可以看出 ， 月 １ ３ ２日０ ０ － ３５ ：０ ２ ：０的 ２ 小时 内，室外 温度有较大 变化 ，最高 温度一 系 ： ４ Ａ处 ５个测点 ，可 画出该墙面温度 竖向分 ４ ３ 最低温度一 ３ ９ ， ． ℃， ３ ｌ． ＇ 相差 ９ ６ ， ４： Ｃ ． 。 而室 内各 １Ｃ 布 ， Ｅ处竖 向分 布比较见 图 ５ 与 测点温度平稳 ， 波动很小 ， 体现 了地板 采暖蓄热 好的特点。 由表 可 以看 到在 Ｅ １ １ 、 １ １ 、 ２Ｅ ３处波 动 为 Ｅ １ ℃左右 ， 而这三点高度分别为 Ｑ ，４ １ｍ 高 ９１ ，． ￣ ． ９ 度 哈是窗 户位置 。经调 查 ，３ ８ 白天经常 开 １０ 室 窗 ，因此该处波动稍大 的原因可能是受开 窗影 响 ， 文 ２ 中会对 开窗影响做简单讨论 。其他 后 ． ３ 几点波动都在 １ ， 吲 下 相当稳 定。 ２ ． 内温 度竖 向分布 ： ２室 图 ５Ａ 处 与 Ｅ处 竖 向 分 布 比 较 图 室内无机械通风系统 ，空气温度分布完 全 从 图中可以看到 ，外墙 内表面竖 向温度相 依赖于辐射供热造成 的空气温差形成 的 自 然对 差不 大 ， 并且对 室内梯度不具 有影 响力 。据此 ， 流 。Ｅ ３ １ 处 月 ２日平均温度沿高度方向上 的分 ３４ｍ ． 后期进行 计算 ，可以将墙面温度作为一 个定值 布如图 ３所示 来处理 。 ３ １ 月 ２日学校已开学 ， 并且是周一 ， 考虑到 ２． ９ｒ ｑ 室 内有人 员活动影响 ，另选择 ３ ２１和 ３ 月 ３ 月 ｌ 室 内可能没人的两天进行数据对 比分析。 ８日 ３ 己． ４ｎ 月 ２日是 寒假期 间 ， ３月 １ 而 ８日是周 日， 这两 天 Ｅ点温度与 Ａ点温度 的分布如图所示 ：
地板辐射采暖系统测试方案.
***地板辐射采暖系统测试方案一、测试目的：通过模拟实验的方法检测样板房热水地板辐射系统的实际使用效果，用于指导大面积工程施工提供依据。
二、实验地点：***样板房（1#楼中间单元二层A、B户型）三、试验：1、实验设备：施工完毕的地板采暖系统、电热小锅炉、水泵两台（流量不小于2M3/h）、截止阀2个、温度计若干。
2、实验前提：保证样板房的测试工况尽量与工程实际交付工况一致。
A、围护结构：外墙30mmXPS施工完毕；二、三层地板采暖施工完成；入户门完成；5+12+5LG塑钢窗完成。
外围护结构与工程交付工况一致。
B、地板采暖按照设计图纸施工完毕。
C、热水供给：A、B户型各提供小锅炉（型号：可提供40-80℃热水，流量）一台，保证给水温度；A、B户型分水器入口前各加设小水泵（型号：）保证流速。
3、实验方法：两种方法：通过变化流速，变化供水温度，实时监测温度。
从而判断地板采暖的运行效果。
方法一：用于A户型，恒定流量，0.2895M3/h/回路。
分别设置45℃、46℃、47℃、48℃四个进水温度运行，每2小时实测记录室外温度、回水温度（集水器）、厨房、卫生间、客厅、主卧室、次卧室的室温（1.5M高）和地面温度。
实验按出水温度从低到高依次进行，45℃为第一工况。
方法二：用于B户型，恒定进水温度47℃，通过截止阀控制进水流量0.2171M3/h/回路（流速0.3M/s）、0.2895M3/h/回路（流速0.4M/s）、0.3619M3/h/回路（流速0.5M/s）、0.4343M3/h/回路（流速0.6M/s）运行，每2小时实测记录室外温度、进水流量、回水温度（集水器）、厨房、卫生间、客厅、主卧室、次卧室的室温（1.5M高）和地面温度。
实验按流量从小到大依次进行，流量0.2171M3/h/回路为第一工况。
运行稳定判断：连续6小时地面温度变化小于0.5℃，即可认为运行稳定。
第一工况连续运行记录不得低于48小时,其他工况运行记录不得低于24小时。
地板辐射采暖房间热负荷计算方法的探讨与分析_邱林
作者简历: 邱林,女,1956年生,工学硕士,副教授,北京建筑工程学院城建系 100044收稿日期: 2002-09-15地板辐射采暖房间热负荷计算方法的探讨与分析邱 林(北京建筑工程学院)[摘要] 针对目前地板采暖热负荷计算的现状,从符合地板辐射采暖自身热力特点的规律出发,给出一种相对严密的热负荷计算方法,并与现行方法进行对照,得出地板采暖中辐射供热的份额越大、利用现行对流式热负荷计算方法所得结果的偏差相对就越大的结论。
[关键词] 地板辐射采暖 热负荷 节能1 引言地板辐射采暖的传热过程是辐射与对流换热共同作用、且交织耦合在一起的传热过程,符合自身热工特性严格的热力计算较为复杂,因此,地板采暖的热负何计算至今一直是采用对流采暖方式的热负荷计算方法来估算。
由于地板辐射采暖与一般散热器对流供暖方式在热工特性上有许多区别,用对流采暖方式得出的热负荷计算结果与实际地板采暖的计算结果有多大的差异?在何种范围内有较好的适用性?不同的替代方法之间一致性如何?本文从地板辐射采暖的传热规律出发,给出一套相对严密的热力计算体系,并利用一简化模型对诸方法进行了对照分析。
2 符合地板采暖特点的热负荷计算方法的探讨2.1 通过围护结构的传热计算地板供暖系统的热负荷,是指在设计室外温度t w 下,为了达到要求的室内温度t n ,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。
工程中供暖系统的热负荷主要包括围护结构的基本耗热量、围护结构的附加(修正)耗热量、冷风渗透耗热量和冷风量侵入耗热量等,整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量总和。
地板辐射式供热与对流式供热的区别反映在热负荷计算上,主要是通过围护结构的基本耗热量。
为此,本文仅讨论围扩结构的基本耗热量的热负荷部分,即指在设计条件下,通过房间各部分围护结构从室内传到室外的稳定传热量的总和,研究计算地板散热器在单位时间与房间各部分围护结构的一维稳定传热过程的传热量。
地板辐射采暖双向散热系统夏季供冷分析
０ 引 言
随着地板辐射供暖在我国北方地区建筑 中的应 用 日益广泛 ， 地板供冷加新 风作为夏季空调方式 的
冷。图 １ 为双向供冷空调系统模 型 ， ３ 楼板承担全 Ｊ
部 的室 内冷负 荷 ， 过 净 化 的新 风 承 担 全部 湿 负 荷 经 及 新风 负荷 。双 向地 板 供 冷 与单 向地 板供 冷 相 比 ，
后， 通过换热器和蒸汽冷却器降温 ， 达到送风状态送 人室内； 室内回风从蒸发冷却器另一侧流出后 ， 经过 换 热器 和加热 器被 加 热 ， 对 湿 度 变低 ， 后 ， 过 相 然 通
２ ３ 地 板 内温 度场计 算 ． 系统 由预 热 开始 到达 稳定 后 ， 板 内部 的温度 地 场不再 随时 间变化 ， 以 ， 热过程是 一个 与时间无 所 传 关 的稳 态导热过 程 。对 于 以低 温水 为冷源 的低 温地
本文 计算 的为一 标 准层 普通 房 间 ， 间尺寸 为 房 ６ ． ｍ Ｘ３ ５ 房 间所 在 地 为 哈尔 滨 。在 给定 ｍＸ３ ６ ．ｍ，
设计工况下 ， 已知外墙 、 外窗的结构及传热系数， 室 内设计人数 ， 即可以计算出房间冷负荷 ， 见表 １ 。
表 １ 地板辐射采暖双 向散热 系统夏季冷负荷计算
板辐射采暖系统 ， 水在塑料管中流动 ， 不断将冷量传 到室内空间， 冷量是在空间三个方向传导的， 故该传
冷过程是 一个 三维过 程 ， 由于加 热 盘管 双 回型铺 但
由于制冷面与室内空气接触 面积加倍， 在相 同冷负 荷的情况下， 楼板与室内空气温差可降低 ， 大大减少 了结露 的可能 ， 并且 ， 间屋顶 和地 面 同时对房 间供 房
地板辐射采暖负荷计算
房间的负荷计算方法当然是一样的，但是辐射板自己本身的散热量和普通的散热器有所区别，首先地板辐射有一部分热损失（向其他区域的），另外地板辐射有一部分遮盖面积是无效面积地面辐射供暖通过埋设在地板内的加热管道、电缆等来加热地板，以对室内进行供暖。
它的突出特点是舒适、节能，因此，近年来地面辐射供暖越来越多地应用于我国的公共建筑和住宅建筑中。
1．热舒适性好1）平均辐射温度高。
辐射采暖不同于对流采暖的一点就是并非直接加热室内空气，而是通过辐射换热加热各围护结构内表面以及室内各物体表面，提高其表面温度，从而提高室内的平均辐射温度。
平均辐射温度的提高会使人感觉更舒适。
2）室内垂直温度分布好。
采用地板辐射采暖的房间内，室内垂直温度的分布比较均匀，从各种地面辐射供暖资料提供的室内垂直温度的分布曲线可见，在人的活动范围内，0.3m以下温度较高，此外下部温度变化很小、比较均匀，上部温度比下部低，形成下热上冷的温度梯度，也就是通常所说的，比散热器供暖舒适的原因之一。
但是，我们对高层住宅的实测发现，每层均采用地面辐射供暖的建筑的中间层（楼板上均有30mm的聚苯板保温层），室内空气温度分布并非如以往文献中所述的下热上冷。
测试结果表明，除地板表面温度高于空气温度外，顶板下温度也高于空气温度，因此高度在0.3m-2.0m范围内的室内空气温度是随高度升高的，出现了温度梯度反向的现象，不过温差不大。
顶层房间测试结果则仍符合下热上冷的分布规律。
我们认为，出现这种情况是因为以往资料中提供的多是单层采用地面辐射供暖的情况，属于单向辐射，上述情况属于双向辐射。
3）热稳定性好。
由于地面混凝土层蓄热量大，热稳定性好，因此，在间歇供暖的情况下，室内温度的波动也不会太大，提高了热舒适性。
2．节能1）可适当降低室内采暖设计温度。
人员的热舒适感主要取决于人体实感温度。
实感温度是室内平均辐射温度和室内空气温度综合作用的结果，辐射采暖提高了室内各表面温度，使得室内平均辐射温度升高。
采暖设计中低温地板辐射采暖的问题
采暖设计中低温地板辐射采暖的问题摘要：低温地板热辐射具有许多优点，如保持环境温度均匀，科学地分布温度场，提高人体对环境的舒适度。
尽管低温地板辐射仍然是一种新的供暖技术，但它已在世界范围内广泛应用。
但它在中国还没有普及和使用。
因此，本文主要分析低温地板辐射在热设计中存在的问题，进行深入研究，并提出对策，仅供参考。
关键词：采暖设计；低温地板；辐射采暖；问题分析低温地板采暖是近年来人们普遍关注的一种新型采暖系统。
目前，这类采暖的系统不仅不会占用大量空间，而且还比其它同类产品更舒适、节能和健康，进而获得了越来越多的用户的认可。
同时，随着塑料行业的快速发展，在这种供暖状态下使用的热水管价格持续下降，甚至低于传统散热器的价格，因此受到了建筑行业的广泛关注。
由于采暖方式不同于传统的采暖方式，在设计和施工过程中面临一些问题。
为了进一步提高其应用效果，有必要对这些问题进行总结和分析，研究有效的解决方案，为施工人员提供参考。
1低温地板辐射采暖的概述分析低温地板采暖技术诞生于20世纪30年代和40年代，并在20世纪70年代迅速发展。
我国在20世纪80年代引进了这项技术，随着“塑料代钢”措施的迅速推广，以及低温地板辐射供暖技术的不断完善，这项技术已成为一种可持续发展的新型供暖方式。
低温地暖装置将热水管埋入空间地板进行供暖。
地板作为设备的辐射表面，地板不仅通过对流传热加热环境空气，还与周围人体进行辐射热交换以实现加热，大约所散发的辐射热占总热量的一半。
目前低温地板具备舒适、清洁、节能和低噪音等优点，获得了越来越多的消费者认可。
这些年，随着科学技术的快速发展，相关低温地板辐射所运用的主要材料的相关生产技术已经非常先进了。
当前，供暖管道的生产成本较低，能够使得低温地板下供暖系统的成本接近或甚至低于传统的散热器供暖系统。
2低温地板辐射采暖的优点分析2.1能够节约能源，减少环境污染当前，低温地板辐射的采暖主要借助辐射来输送热量，在建筑的运用中，相关采暖系统的供水温度大约为35-40度，并且最高的温度不应该大于60度，与此同时供水和回水之间的差距不应该大于10度，其辐射热占总热交换的50%-60%。
地板采暖地面散热量的计算公式
地板采暖地面散热量的计算公式地板采暖，这在如今的家居装修中可算是个热门选择。
要搞清楚地板采暖地面散热量的计算公式，咱得先唠唠这地板采暖到底是咋回事。
我家前两年装修的时候，就琢磨着要不要装地板采暖。
毕竟大冬天的，谁不想一回家就光脚踩在暖乎乎的地板上，那感觉，舒坦！最后决定装了，这过程中我可没少研究相关的知识，其中就包括这地面散热量的计算。
咱先来说说这散热量跟啥有关。
简单来讲，就像人吃饭一样，吃多吃少得看自身的胃口大小和食物的营养成分。
地板采暖的散热量呢，得看房间的面积大小、保温性能、地板材料，还有水温高低等等。
那这计算公式到底是啥呢？一般来说，地板采暖地面散热量的计算公式是这样的：Q = q × F 。
这里的“Q”就是地面的散热量，单位是瓦特（W）；“q”呢，是单位面积的散热量，单位是瓦每平方米（W/m²）；“F”就是采暖地面的面积，单位是平方米（m²）。
比如说，咱有个 20 平方米的房间，假设单位面积散热量是 100 瓦每平方米，那散热量 Q 就是 100×20 = 2000 瓦。
这只是个简单的例子，实际情况可复杂多啦。
要算准单位面积的散热量“q”，那得考虑好多因素。
像地板材料，如果是木地板，它的导热性能就比瓷砖差点，散热量也就相对少些。
还有房间的保温情况，要是窗户密封不好，老是漏风，那热量跑出去得多，散热量就得相应加大才能保证房间暖和。
水温也是个关键因素。
水温越高，一般来说散热量就越大。
但也不是水温越高就越好，太高了不但费能源，还可能对地板和采暖系统有不好的影响。
我还记得当时装修师傅跟我比划着说：“这地板采暖啊，就像给房间盖了个温暖的大被子，散热量算好了，这被子才能不厚不薄，刚刚好！”再说说不同的房间，比如卧室和客厅。
卧室一般人待的时间长，可能希望更暖和点，那散热量就得算得充足些。
客厅呢，人来人往，活动多，温度稍微低点也行，所以散热量的计算就可以稍微调整。
地板辐射采暖系统温度分布测试及数值分析
地板辐射采暖系统温度分布测试及数值分析赵明;孟庆龙;杨茉;章立新【摘要】对某加装低温热水地板辐射采暖的系统分开门和闭门两种情况进行温度分布特性的实验测定,结果表明:地板辐射采暖房间内温度分布总体上是自下而上,从高到低变化,地板表面温度最高,但空间的温度变化幅度不大;而且处于人活动的空间范围中,温度竖向分布差别不大(最大差别为0.73℃),具有良好的热舒适性.此外,房间开门或闲门,空间内每一层的温度分布都比较均匀,开门处的气流对温度分布的均匀性基本没有影响,但受此气流影响,开门时各个测点的温度和闭门时相比普遍降低,但地板表面温度还维持原来水平.此外,还采用了4种不同的湍流模型,利用商用CFD 软件Fluent进行地板辐射采暖空间的三维流动与换热的数值模拟,数值结果表明,标准k-ε模型能较好满足数值计算要求.%Experimental and numerical simulations were made on the characteristics of the temperature distribution inside building with radiant floor heating. Experiment analysis shows that one of the main features of radiant floor heating is the uniform temperature condition from floor to ceiling. The vertical air temperature difference measured in a test space is less than 0.73 ℃ ,and this is the reason why radiant floor heating can cause to a good thermal comfort. Experimental results show that the air temperature of the radiant floor heating room is uniform in despite of the door open or closed. Four turbulent mathematical models were validated by using the CFD software Fluent and the velocity fields and temperature fields were numerically computed by using a steady turbulent mathematical model for the radiant floor heating system. The results show that the radiant floor heating cancause to a good thermal comfort, and the standard κ - ε turbulent mode l can be the right simulation model for radiant floor heating.【期刊名称】《上海理工大学学报》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】7页(P44-50)【关键词】地板辐射采暖;实验;数值模拟;模型考核【作者】赵明;孟庆龙;杨茉;章立新【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TK124低温地板辐射采暖是一种以辐射换热和自然对流换热相结合的形式对室内进行供暖的方式，与传统的采暖方式相比具有热舒适性好、节省空间及节能环保等优点.目前市场上地面辐射采暖主要有两种方式：一是低温热水采暖，二是电采暖（发热电缆或电热膜）.随着管材材料工艺水平的提升，低温热水地板辐射采暖成为国家大力提倡的一种新型采暖方式，近年来特别在我国北部地区得到迅速发展.关于低温热水地板辐射采暖的设计计算及流动和传热的特性方面，国内外已有大量的报导.如Anderson［1］计算了地板层空间的传热量.Bánhidi等［2］研究了不同采暖方式下，人体模型的散热特点，结果发现辐射采暖方式包括地板辐射采暖较传统的加热方式有更好的热舒适性.Weitzmann等［3－4］分别采用5种不同模型详细研究了各种技术参数下地板层的散热量及不同模型所对应的地板表面温度，其中包括低温热水地板辐射模型和电加热地板辐射模型.Olesen［5－6］较早开展了一系列的研究，并在文献［7］中报导了通过实验研究使用普通散热器和低温热水地板辐射采暖的区别，结果发现采用两者取暖方式的室温都可容易地得到控制.Olesen［8］在随后发表的一篇综述文章中，详细介绍了地板辐射采暖的一些技术特点，包括室温控制、地板表面温度的影响因素以及设计计算等.Sattari等［9］采用有限差分法系统研究了各种参数对低温热水地板辐射性能的影响，包括管径、水管的数量、水管的材料、地面覆盖物的材料和厚度等因素，结果显示地面覆盖物的材料类型和厚度是地板采暖设计中最重要的影响因素.关于地板辐射采暖系统的数值模拟和实验方面，国内外的研究者也作了大量的研究.Chapman等［10］用实验和数值模拟相结合的方法进行地板辐射采暖中地表加热量的研究，得出了一些指导性的结论，但因为影响地表热流量的因素很多，无法给出一个简单确定地实验关联式直接进行计算.侯书新［11］就安装低温热水地板辐射采暖装置的某宾馆房间进行室温的实地测试，并与传统散热器供暖方式的室温作对比.马良栋等［12］通过抽象出的二维、稳态、湍流模型进行数值分析，地板表面取为均匀热流，顶棚和内墙表面视为绝热，数值结果从理论上说明了地板辐射采暖热舒适性的原因.陈占秀等［13］对地板辐射采暖房间建立三维、稳态的湍流模型，进行数值求解.所用湍流模型为κ－ε模型，具体计算时，首先计算出辐射换热量，然后将之视为常热量边界加到对流换热模型中，每个表面均为第二类边界条件.刘翔等［14］利用实验分析了影响低温热水地板辐射供暖系统达到稳态运行的热工性能，并在此基础上，建立了传热过程的数学模型，确定了管间距、供回水平均温度、地板表面覆盖层等因素影响地暖达到稳态的关系，指出了除表面覆盖层对其影响较大以外，其余因素相对较小.刘巧焕等［15］叙述了地板辐射采暖系统工程设计的计算方法，并进行了简单的数值计算.孙德兴等［16］主要对地暖施工中的技术问题进行了详细探讨.综上所述，在相关的数值计算所用湍流模型中，研究者们全部直接采用的是κ－ε湍流模型进行计算，实际上在对不同的物理模型进行三维湍流流动的数值计算时，不同湍流模型的选择对数值结果的影响还存在分歧［17－18］.本文首先介绍加装低温热水地板辐射采暖房间的温度分布的实验测定结果；其次利用商用CFD软件Fluent进行地板辐射采暖房间内的三维流动与换热的数值模拟，主要考核4种不同的湍流模型：一方程的Spalart－Allmaras模型、两方程的标准κε模型、κ－ε旋流修正模型和重正化群（Renormalization－group，RNG）κ－ε 模型，对数值结果的影响，并在与实验数据相比较的基础上，探讨不同湍流模型对所研究问题的适应性.1 低温热水地板辐射采暖房间的温度分布测定1.1 实验系统实验的目的主要是通过实验的手段获得低温热水地板辐射采暖房间的温度分布特性，在此基础上可进一步评价该取暖方式的热舒适性等指标，并为后续的数值计算提供比较依据.待测的低温热水地板辐射采暖房间采用壁挂式燃气锅炉加热循环热水，水管的排列方式为单蛇形.供暖区域中待测房间如图1（a）（见下页）所示，房间有两面墙为内墙，两面墙为外墙，外墙中的一面墙有3扇双层玻璃的窗户.房间长、宽、高分别为：473，333和265cm.图1（a）中给出了测点25的位置.房间内整个空间划分为5层，高度依次为距离地面44，88，133，171和221cm，每层共放置30个测点，各测点的位置如图1（b）（见下页）所示.实验开始时，采用壁挂式锅炉加热热水的地板辐射采暖系统已运行超过24h，房间内温度已达到稳定.供水温度60℃，回水温度25℃.实验材料包括：30个已经制作好的并经过标定的热电偶、数据采集仪、冰瓶、卡尺、线团和胶带等.实验步骤如下：a.对房间的几何尺寸进行测量，获得房间的几何参数.b.根据房间的几何参数布置热电偶，如图1（b）所示，将房间的内部空间分5层来测量.c.将热电偶连接至数据采集仪，进行调试.图1 房间和测点布置平面图Fig.1 Room and the measuring point layoutd.首先闭门测量，等待数分种，直至房间内部达到稳定状态之后，读取各热电偶的数据，隔5min之后再读一次，每个工况读3组数据.e.开门测量，隔5min读取2组数据.f.改变热电偶的位置，将热电偶放置于另一层进行测量（测量顺序依次为距离地面高度221，171，133，88和44cm），重复操作第d步和第e步.g.记录所有的数据.1.2 实验结果及分析分别针对房间封闭时（即关门）和开门时进行测定.其中关门时所测得的其每一层的30个测点温度最大值tmax、最小值tmin和两者差值Δt及每一层的温度平均值t—列于表1中.z为距离地面的高度.由表1可知，z为0时，所测地表温度的最大值和最小值相差较大，原因是最小值的测点正好放置于靠近墙壁的位置，而这个位置已位于所埋设热水管的外面，所以相应测得的温度偏低，而最大值的测点正好放置于所埋设热水管的正上方，所以相应测得的温度偏高，而测点布置在所埋设热水管中间位置的，相应测得的温度位于中间值.从所测数据的统计数据看，地表温度的分布是不均匀的，波动幅度在3℃左右.表1同样示出，房间的空间温度分布即z为44，88，133，171和221cm 时，均匀性较好，特别是z为44，88和133cm时，最大值和最小值的差别都小于2℃.在44cm≤z≤171cm的高度范围内，温度竖向分布也差别不大，其每层平均值的最大差别仅为0.73℃，而这些高度区域，正好处于人活动的空间，所以热舒适性会较好.表1 测点的温度分布统计Tab.1 Temperature distribution statistical resultsfor all measuring pointst／℃z／cm图2示出了整个房间内的温度分布，地板表面温度明显高于空间温度，z为44，88cm时的空间温度普遍高于z为133，171和221cm时的温度，即地板辐射采暖房间内温度分布总体上是自下而上，温度从高到低变化，但空间的温度变化幅度不大.为了探明当房间不封闭时，即开门时对房间内温度的影响（开门后等待房间温度稳定后开始测定，该门为内门，门外环境温度为27℃），房间开门时的温度分布也被测定，并和闭门时相比较，结果如图3所示.由图3可知，当地板辐射采暖房间开门时，空间内每一层的温度分布（即z为44，88，133，171和221cm）也比较均匀，但地表温度（即z为0）的均匀性较差.开门处的气流对温度分布的均匀性基本没有影响，但受此气流影响，开门时各个测点的温度和闭门时相比较普遍降低，但地板表面温度还维持原来水平.图2 整个房间内的温度分布Fig.2 Temperature distribution of the room图3 各层的开门和闭门时的温度分布Fig.3 Temperature distrbution of the room while door is opened or closed2 湍流模型的考核2.1 物理模型和数学模型所抽象出的加装地暖设备房间的物理模型示意图如图4所示，房间的长、宽、高分别为473，333和265cm，壁面1为加热面，壁面4和5为外墙，其余均为内墙.为简化计算，模型不设窗户，皆视为壁面.数学模型中的对流模型基于如下假设：假设图4所示空间内流体为Boussinesq型流体；流动和换热为自然对流和辐射耦合的三维稳态湍流.辐射模型为Fluent中的S2S模型，该模型主要用来计算介质不参与辐射，仅固体壁面之间特别是封闭区域内的各不同表面间的辐射换热.所研究房间的各壁面发射率除底面取为0.7外，其余壁面均取值为0.8.近壁面处理采用标准壁面函数法，网格均分为50×50×50.图4 物理模型示意图Fig.4 Physical model边界条件：除房间的地板表面1外，房间的其余壁面均采用第一类边界条件，温度数值为实验测得值，地板表面采用第二类边界条件.当地板表面同时存在辐射和对流换热时，在实际的地暖设计计算中常采用文献［18］中的经验公式来计算地板表面散热量，本文同样采用文献［18］中的经验公式，计算地板表面的辐射换热量和对流换热量，并将两者之和作为边界总的热流值，计算得q＝57.57W／m2.2.2 不同湍流模型的计算结果a.Spalart－Allmaras一方程模型采用一方程的Spalart－Allmaras模型时的计算结果同图2所示的实验数据相比较如图5所示.由图5示出的一方程的Spalart－Allmaras模型计算结果和实验数据相比可知，其计算出的温度数值和实测值相比，总体偏大，存在的误差最大为9%.b.标准κ－ε、RNGκ－ε和κ－ε旋流修正两方程模型的比较采用3种两方程模型即标准κ－ε模型、RNGκ－ε模型和κ－ε旋流修正模型分别进行计算，数值计算结果和实验数据中所取的两个参考点即z为88和221cm时所测得的平均温度相比较的结果如表2所示.图5 Spalart－Allmaras模型数值结果和实验数据的比较Fig.5 Comparison between numerical and experimental results for Spalart－Allmaras tubulent model表2 3种两方程模型的比较Tab.2 Comparison of three two－equationturbulent models K方法z／cm最大偏差／%0.200.170.18由表2可看出，3种模型的模拟结果皆和实验数据接近，其温度场也符合实验所测定的温度分布特性，图6和图7仅列出采用标准κ－ε模型计算时的流场和温度场，图中温度的单位为K，速度的单位为m／s，截面位置单位为cm，其同实验数据详细比较如图8所示.由图6和图7可知，房间内温度分布的总体特点是非常均匀，各个截面上的温度梯度很小.整个房间内的流场呈环形，近壁面处存在较大流速，主流区域的流速很小.和实验数据相比（如图8所示），数值计算结果围绕实验结果小幅波动，最大偏差不到1%.由此可知，所用标准κ－ε模型的数值计算结果和实验数据吻合得较好，给出了房间内较接近实测数据的温度数值和均匀的温度场分布特性.就最大偏差而言，由表2可看出，3种方程的偏差基本近似相等，差别不大，但标准κ－ε模型所需计算时间及占用CPU更少，所以从精度和所需计算时间的经济性等角度综合考量，标准κ－ε模型已能满足数值计算要求，低温热水地板辐射采暖的数值模拟工作，均可采用标准κ－ε模型进行计算.图6 x＝166.5cm截面的温度场和流场Fig.6 Streamline plot and temperature contour at x＝166.5cm图7 y＝236.5cm截面的温度场和流场Fig.7 Streamline plot and temperature contour at y＝236.5cm图8 标准κ－ε模型数值结果和实验数据的比较Fig.8 Comparison between numerical and experimental results for standardκ－εturbulent model3 结论a.实验结果表明，地板辐射采暖房间内温度分布总体上是自下而上，温度从高到低变化，地板表面温度最高，但空间的温度变化幅度不大；而且处于人活动的空间范围中，温度竖向分布差别不大，具有良好的热舒适性.此外，房间开门或闭门，空间内每一层的温度分布都比较均匀.开门处的气流对温度分布的均匀性基本没有影响，但受此气流影响，开门时各个测点的温度和闭门时相比较普遍降低，但地板表面温度还维持原来水平.b.从精度和经济性等角度考量，标准k－ε模型已能满足数值计算要求，数值计算结果很好地模拟出了地板辐射采暖房间的温度分布特性，并和实验数据相比吻合得也较好.【相关文献】［1］Anderson B R.Calculation of the steady－state heat transfer through a slab－on－ground floor［J］.Building and Environment，1991，26（4）：405－415.［2］Bánhidi L，Somogyi A，FabòL，et pensation of asymmetric radiant heat loss to cold walls by different heating systems－analysis with thermal manikin［J］.Environment International，1991，17（4）：211－215.［3］Weitzmann P，Kragh J，Jensen C F.Numerical investigation of floor heating systems in low energy houses［C］∥Proceedings of the Sixth Symposium on Building Physics in the Nordic Countries，Trondheim：2002，905－912.［4］Weitzmann P，Kragh J，Roots P，et al.Modelling floor heating systems using a validated two－dimensional ground coupled numerical model［J］.Buildings and Environment，2005，40（2）：153－163.［5］Olesen B W.A simplified calculation method for checking the indoor climate［J］.ASHRAE Transactions，1983，98（2B）：710－723.［6］Olesen B W.Thermal comfort in a room heated by different methods［J］.ASHRAE Transactions，1980，86（1）：34－48.［7］Olesen B Parative experimental study of performance of radiant floor heating system under dynamic conditions［J］.ASHRAE Transactions，1994，100（1）：1011－1023.［8］Olesen B W.Radiant floor heating in theory and practice［J］.ASHRAE Journal，2002，7：19－24.［9］Sattari S，Farhanieh B.A parametric study on radiant floor heating system performance［J］.Building and Environment，2007，42（3）：1043－1053.［10］Chapman K S， Shultz J D. Develop simplified methodology to determine heat transfer design impacts associated with common installation alternatives for radiant conduit［R］.ASHRAE final report，RP－1036，Manhattan：National Gas Machinery Laboratory，Kansas State University，2002，1－44.［11］侯书新.低温热水地板辐射供暖的室内温度竖向分布的测试与分析［J］.北京建筑工程学院学报，2003，19（2）：30－32.［12］马良栋，陶文铨，戴颖，等.室内低温地板辐射采暖的温度分布及湍流流动数值模拟［J］.工程热物理学报，2005，26（3）：501－503.［13］陈占秀，赵虎城.地板辐射采暖房间三维流动与传热的数值模拟［J］.河北工业大学学报，2006，35（4）：49－52.［14］刘翔，王长庆，黄奕沄，等.华东地区低温地板辐射采暖实验及模拟［J］.能源技术，2007，28（1）：40－44.［15］刘巧焕，孙志宝，张连钢，等.热水地板辐射供暖系统的设计与数值模拟［J］.煤气与热力，2007，27（2）：83－85.［16］孙德兴，陈海波，张吉礼.低温热水供暖技术推广中尚需研究解决的问题［J］.暖通空调，2002，32（3）：99－102.［17］Kuznik F，Rusaouen G，Brau J.Experimental and numerical study of a full scale ventilated enclosure：Comparison of four two equations closure turbulence models ［J］.Building and Environment，2007，42（3）：1043－1053.［18］Bartzanas T，Kittas C，Sapounas A A，et al.Analysis of airflow through experimental rural buildings：sensitivity to turbulence models［J］.Biosystems Engineering，2007，97（2）：229－239.［19］陆耀庆.供热通风设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1987.。
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文章编号 ： １ｃ—ｏ ２ （０ ６Ｏ ＯＩ ３９２０ ） 叼０４＿ ５ ５ ｒ ＿ｏ ７
地板采 暖系统实测 与室 内温 度场计算
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污染 ， 管理方便 （ 节能、 维修量小） 。泳馆采用地暖
收稿 日期 ： ２ —ｏ —２ ∞５ ７ ０
（） ３采用四回路分水器 ， 沿墙设置 。单个回路 供暖管道采用 ｓ 型排列。
维普资讯
内的温度场分布 ， 从而对地板 采暖系统应用 于游 泳馆的优越性有一个更直观的了解。
２ 泳 馆供 暧 系统设 计方 案
２ １ 泳 馆 概 况 ．
泳馆地暖方案是根据 自身的具体情况制定和 实施的【引 ０ 。具体如下 ： ，
（） １地暖系统热源为机房 内板式换热器提供 的热水 ， 并设有温度调节 装置。所以本文中的地 板采暖具体名称为低温热水地板辐射采暖。
究 ， 出了地板 采暖系统用于游泳馆之类 的大空 间具 有许 多优越性 的结论 ， 得 并用流 体计算软 件 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ对游泳馆 进行 了
温度场计算 ， 到了馆 内温度场分布 。 得 关键词 ： 温度场 ； 地板采 暖； 露点温度 ； 泳馆 游
中圈分类号 ：空 间场 馆 ， 良好 的气 流 组 织 可 以显著减少能源消耗。良好 的气流组织需要有合
供暖还有一个显著优点 ： 保证了泳馆内地面干燥 ； 可为馆内人员提供较好的活动环境。 泳馆 占地 面 积约 为 ２０ｍ ， 西长 ６ｍ， 北 ３０ ２东 ３ 南
张云斌 陆春林 金苏敏 ， ，
（． １ 南京 工业大学 ， 江苏南京 ２００ ； ． １０９ ２ 南京新江南冷 暖设 备安装 工程公司 ， 江苏南京 ２００ ） １０ ９
摘
要 ： 对某游泳 馆地板采暖系统进行 了温度 、 对湿度 、 流速 等参量 的现场测 试 ， 相 空气 通过对 测试 数据 的分 析和研
长 ３ｍ， ６ 其中游泳池东西长 ５ｍ 南北长 ２ｍ ０， ５ 。地 暖面积为 ｌＯｍ ， ｌ ＝东面为玻璃幕 墙 ， Ｏ 其余 三面为 普通墙面 ， 且南 、 北两向墙面上设有空调出风 口和 回风 口， 该空调系统主要用于辅助供热。
２ ２ 地 暖 方案 ．
理、 均匀的温度场分布 ， 需要合理的组织馆内空气 的流动… 。通过使用 Ｆ Ｕ Ｎ １ Ｌ Ｅ Ｔ流体计算软件来 对 游泳馆进行温度 场计算 ， 真实的反映和描绘 出馆
（ ） 据 室 内 泳 馆平 面 布 置 情 况 ， 设 ２ 根 敷
某游泳馆主要供训练用。泳馆地面中央是泳
池， 四周地面以下敷地暖系统 ， 如图 ｌ 所示 。采用
地暖系统可以保证运行中卫生条件好 ， 无噪声 ， 无
Ｄ ２Ｐ － Ｎ０ ＰＲ供暖管道 ， 管道排列间距 ２０ ｍ ０ｒ 。 ａ
ｍ ｎ ｏｍ．Ｃ ｍ ｉｉｇｗｔ ｅａ ａｙｉｇａｄｒｓａｃ ｉｇｔｅ ａａ ｄ ｃｄｔａ ｔｅｆ ｏ ｅ ｔ ｇｓｓ ｍ ｐ ｌ ａｉｎｉ ｒｅｓａｅｓｃ ｉｇｌｏ ｏ ｂｎｎ ｈｔ ｎ ｌｚ ｅｅ ｒｈｎ ｓ ｄ ｔ，ｅ ｕｅ ｔ ｈ ｏ ｒ ａｉ ｙｔ ａ ｐｉ ｔ ｌ ｇ ｐ ｃ ｕｈ ｉ ｈ ｎ ｎ ｈｅ ｈ ｌ ｈ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎａ ａ ｗｍｍｉｇ ｌｏ ａ ｎ ｄ ａ ｔ ｅ ．Ａ ｓ ｓｄ ｔｅｓｆ ａｅＦ ＵＥ Ｔ ｔ ａｃｌｔ ｔｅｔｍｐｒｔｒ ｅｄ ｎｄ ｇｉｅ ｅｄｓ ｉｕｉｇ ８ｓ ｉ ｎ ｍ ｈ ｓｍａ ｙａｖ ａ ｓ ｌｏｕｅ ｔ ｒ Ｌ Ｎ ｃ ｌｕａｅｈ ｏ ｎ ｇ ｈ ｏ ｗ Ｏ ｅ ｅａｕｅｆ ｌ．ａ ａｎ ｄｔ ｉｔｂ ｔ ｉ ｈ ｒ ｎ