《冷暖地板及其发展动向》-毕业论文.docVIP

《冷暖地板及其发展动向》-毕业论文.doc

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PAGE w 冷暖地板及其发展动向 摘要: 建立了冷暖地板换热的数理模型, 分析 了盘管内水与管壁、盘管管壁与地板表面、地板表面与房间的换热过程,形成了地板表面换热能力与表面温度的 计算 方法 。综述地板供暖的节能性、舒适性、适用场合以及用于夏季的地板供冷系统的主要特性。 关键词: 地板供暖 传热过程 舒适 地板供冷1 引言 现代 的建筑节能技术已从单纯地抑制需求,降低热舒适性, 发展 成为提高能量利用率,用最少的能量最大限度地满足人们迅速增长的健康和舒适的需求;并提出了能源需求侧管理技术(DSM),即以日益增长的需求为目标,用最小的能源消费代价来取得最大的 经济 和 社会 效益,使建筑节能技术步入可持续发展的轨道。冷暖地板辐射式采暖系统就是属于DSM技术中的一种 [1] 。冷暖地板可提高供冷时的冷水温度,降低供热时的热水温度,因而有利于利用天然的低品位的冷热源供冷供热。用它作为地下蓄能系统冷热联供的室内换热装置,能提高系统的能效比。为了进一步推广这一技术,有关 研究 部门对于地板供暖的节能性、舒适性和适用建筑类型等进行了深入的 理论 研究。近年来,又开始研究、推广地板供暖系统用于夏季降温,并取得了一定成效。2 冷暖地板换热模型 冷暖地板换热过程可分解为3个阶段。第1阶段,盘管内水与管壁的换热;第2阶段,盘管壁通过覆盖找平层、表面装饰层与地板表面的换热;第3阶段,地板表面与房间的换热 [3] 。2.1 盘管内水与管壁的换热 盘管内水与管壁的换热属于管内强迫对流换热,为简化。按常壁温处理。换热量Q 用下式计算:Q 1 = αF△t m (1)式中α为管内对流换热系数,W/(m 2 #183;℃);F d 为管壁面积,㎡;△t m 为对数平均换热温差,℃,△t m =(t f2 -t f1 )/ln[(t b -t f1 )/(t b -t f2 )] (2)式中t b 为管壁温度,℃;t f2 ,t f1 分别为进出水温度,℃。取水的特性温度t ma 为t ma = t b #177;△t m (正为通热水、负为通冷水) (3)按t ma 确定水的物性参数运动粘度ν、导热系数λ、普朗特数Pr、密度ρ、比热容c等,计算雷诺数Re、管内对流换热系数α d ,Re=ud/ν (4)a d =Nuλ/d (5)式中u为管内水流速度,m/s;d为管径,m,Nu为努谢尔特数,按下式计算:式中L为盘管长度,m:Pr b 为按管壁温度查取的水的普朗特数。水经过盘管后自身热焓变化量为Q 1 ′=cm(t f2 -t f1 ) (7)式中m为管内水的质量流量,kg/s。由能量守恒有:Q 1 = Q 1 ′ (8)2.2 管壁与地板表面的换热 管壁经覆盖找平层、装饰层与地板表面的换热属于导热换热。可用下列二维稳态导热微分方程求解换热量Q 2 :(9) 求解的边界条件是管壁温度t b 和地板表面温度t w1 。2.3 地板表面与房间的换热 地板表面与房间的换热包括辐射与对流两部分。为了计算地板表面与房间的辐射换热,建立“地板环境平均辐射温度”的概念。地板环境平均辐射温度t r ′是与地板进行辐射换热的各表面温度的加权平均值,即t r ′= (10)式中Fi为除地板面积F 1 以外的室内表面i的面积,m 2 ;t wi 为表面i温度。地板F 1 与其它所有表面F 2 构成封闭的辐射换热空间,辐射换热Qr可用下式计算:Qr = (11)式中σ b 为斯蒂芬一波耳兹曼常数,又称黑体辐射常数,σ b =5.67#215;10 8 W/(m 2 #183;K 4 ); T w1 ,ε 1 分别是地板表面热力学温度和表面发射率;T r ,ε 2 分别是室内其它表面的热力学温度和表面发射率。地板与室内空气的换热,若忽略人员设备对空气的扰动,可视为 自然 对流换热。夏季为冷面朝上的冷地板;冬季是热面朝上的热地板。计算自然对流换热,先确定努谢尔特数Nu,Nu=C(Gr#183;Pr) n (12)式中Gr是格拉晓夫数;C,n为实验常数,对于冷地板,C=0.58,n=1/5 (Gr#183;Pr=10 5 ~10 11 )对于热地板,C=0.54,n=1/4 (Gr#183;Pr=2#215;10 4 ~8#215;10 6 )C=0.15,n=1/3 (Gr#183;Pr=8#215;10 6 ~10 11 )地板表面对流换热系数α L ,α L =Nuλ/L (13)式中λ为空气导热系数,W/(m#183;℃);L为特征尺寸,m。对冷地板,L为地板两邻边边长的平均值;对热地板,L为面积与周长之比。地板表面与房间空气的对流换热量Qc为:Qc=α L (t f1 -t a )F 1 (14)式中t a 为室内气温,℃。地板表面与

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