《冷暖地板及其发展动向》-毕业论文.docVIP

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