地板辐射供冷与暖的简化动态模型及其应用.pdfVIP

地板辐射供冷与暖的简化动态模型及其应用

低温地板辐射供暖已在我国，特别是北方地区获得了大面积应用，其舒适、节能、

便于分户计量等优点日益被设计人员和用户所认识。部分地区已制定地方法规，这对于

指导工程设计、施工起到了良好作用。辐射供冷的研究也不断取得进展。但目前国内对

于辐射供暖/冷的理论研究有所不足，以致现有资料给出的数据不尽完整、准确。我们

在长期研究基础上提出了以下动态模型，并且在自行搭建的实验台上进行了实验验证。用

经验证后的模型进行了有关计算，获得了一些数据以供参考

图1为地板辐射供暖模拟网络图。图中，、和分别为面层、垫层和保温层厚度

—房间空气温度

—与地面进行辐射换热的各表面温度的加权平均值,℃，，式中，F2至F6

分别为东南西北墙和顶板的面积，m2;为与Fi相对应的表面温度,℃，在室内空气流

速较小情况下，可认为等于室内平均辐射温度MRT

ts—地面温度，℃

th—混凝土填层上表面温度，℃

tst—采暖（供冷）管表面温度，℃

tfp—管中热（冷）水平均温度，℃，，和分别为进出水温度，℃

tbo—保温层底（楼板顶部）平均温度，℃，当该模型针对底层时，即为苯板下

的地面温度

tw—室外空气温度，℃

Ro为室内外空气传热热阻；ko’为吊顶与室内空气间传热系数，可近似认为k

o’=α1；，为房间空气传热热阻；=,为地面与房间其余表面之间的辐射热阻；

，为地面面层材料热阻；面层材料可以是混凝土，地板砖，木地板，塑料，地毯等；，

为混凝土填层热阻；，为保温层热阻；，为管壁导热热阻

—地面面层热容，℃，分别为定压，密度和容积；—混凝土填层热容，℃

忽略房间内其余表面与空气之间的对流换热，由图1中点1的热平衡关系可得

（1

式中，为地板表面与其余各房间的辐射换热

（2

式中，为玻耳兹曼常数，；和分别为地板表面热力学温度K和表面发射率；和

分别为其余各表面热力学温度的加权平均值K和表面发射率；是地板对其他表面的整体

角系数；为地板表面与空气之间的对流换热系数

（3

式中，为地板表面与空气间的对流换热系数

为混凝土填层表面与地面层内的导热系数

（4

将(3).(4)式代入(1)，注意到，各项同除以可

(5

或写

(

式中，

由点(2)热平衡式可得

(6

或写作

（6’

式中，c2=cp2ρ2δ2;分别为混凝土填层的导热系数和厚

由点(3)(埋管处)的热平衡式可得

式中，分别为保温层的的导热系数和厚度

分别为塑料管（PEX）壁的导热系数和壁厚；

,分别为塑料管（PEX）的比热、密度和厚度

当需要研究管径和埋管密度(管间距)的影响时，热水(冷水)带给地板的总热量(冷量)

可用下式算得

(8

式中，Fg1为每m2地板面积时的管表面积，Fgu=πdL,m2,L为单位面积管

长度，其值可以根据管间距从表2中查得。这样，在假设地板温度均匀分布前提下，每m

2地板面积的热量(冷量)可用下式算得

(9

忽略地板(或楼板)直接向室外的热损失，可得到向下的传热量

(10)

在模拟计算中，可以固定室内温度来计算所需要的进水温度和水量，也可以固定进水

参数，计算在一定室外气温下可以达到的室内温度，此时应增加相应的方程

(11

式中，,分别为空气的比热、密度和容积

ko为室内外空气间传热系数，W/m2℃,α1,α2分别为围护结构内、外侧

的对流换热系数，W/m2℃，Rd.pj为围护结构平均热阻

,式中，下标d,wi,w分别表示门、窗、

ko’为吊顶与室内空气间传热系数，可近似认为ko’=α1