U型地板辐射采暖系统的传热特性分析.pdfVIP

第35卷第 4期 东 北 电 力 大 学 学 报 V01．35．No．4 2015年8月 JournalOfNortheastDianliUniversity Aug．，2015 文章编号：1005—2992(2015)04—0005—09 U型地板辐射采暖系统的传热特性分析 胡思科 ，王硕林 ，刘如舟，陈 德 (东北电力大学 能源与动力工程学院，吉林 吉林 132012) 摘 要 ：针对我国公用建筑高能耗的现状，以提高能源利用率，实现建筑节能减排为 目的，提出了 在大空间高能耗建筑上应用 u型布置地板辐射采暖系统。此采暖系统在民用建筑的应用已非常广泛 ， 但在大空间公用建筑上还有待进一步推广普及。对 u型低温地板辐射采暖系统的传热机理进行了全面 分析，对相关模型进行了较为详细的模拟，为地板辐射采暖技术的推广及工程应用提供了很好的理论 依据。 关 键 词：大空间建筑；U型布置；低温地板辐射采暖；数值分析 中图分类号：TU832．1+6 文献标识码 ：A 近年来 ，我国各大中城市频频出现雾霾，众多城市被严重污染所笼罩，空气污染亟待治理，节能减排 问题已经上升到了不容忽视的地步。节约能源与治理环境，已经关系到我们每个人实际的生活。加之 我国是一个资源严重短缺的大国，煤炭资源人均 占有量仅为世界水平的60％ 。为了解决以上问题， 降低建筑能耗，尤其是降低高能耗公用建筑的能耗将是下一阶段节能减排工作的突破 口。然而，在 目前 的工程算例及相关研究中，低温地板辐射采暖系统的设计计算往往 以加热管采用回型布置为前提。在 大空间建筑中，此种布置方式施工较为繁琐，出于追求缩短工期的考虑，施工人员往往采用 U型布置加 热管。针对u型布置，没有确切的研究表明其可以直接照搬回型布置的研究结论，缺乏差异性的相关 研究。原有对回型布置的研究多采用二维模型，受热面边界条件往往选择供回水平均温度，而 u型布 置采用三维模型，需要考虑管轴线方向传热。因此，有必要建立 U型布置低温地板辐射采暖系统的三 维模型，并对其与二维模型进行深入的对比研究。 2 地板辐射采暖系统简介 所谓低温地板辐射采暖系统，是指在地板中埋 设加热管 (发热电缆)，利用辐射换热与对流换热结 合对房间加热的采暖系统。从图 1中可以看出，地 板辐射供暖系统主要 由地板埋管、压力水泵、热源以 及分集水器等部件组成。同时还包含温度计、压力 表和放气阀等水路系统常用零部件。 地板辐射供暖系统 目前常用的发热材料是水 管，在水管中通入30℃一60qC的热水，热水的热量传 图1 地板辐射供暖系统示意图 递到地板表面，地板表面再与人体及室内其他表面 收稿 日期：2015—05—20 作者简介：胡思科 (1958一)，男，湖南省常德市人，东北电力大学能源与动力工程学院教授，主要研究方向：电站系统及供热工程 6 东北 电力大学学报 第35卷 进行换热，包括对流和辐射两种换热方式。一般来说 ，辐射换热量 占总换热量的50％以上。 2 地板辐射采暖室内空间传热理论 地板辐射采暖房间是一个复合换热现象。地板辐射采暖系统运行时，加热地板表面与非加热壁面 进行辐射热交换，同时加热地板表面又与周围空气进行对流换热。 2．1 地板表面对流换热 在数值模拟计算中，一般可近似认为此过程只与地板表面温度和室内空间温度有关。虽然地板表 面温度各点不相同，势必会导致对流换热系数也不同，但是辐射板对室 内温度的分布具有 良好的均匀效 果心]，因而可以认为地板辐射采暖房间对流换热系数差别不大。所以，本文可以近似假设地板表面各 点的对流换热系数基本相同。地板表面对流换热系数具有下列准则计算关系式 ： Nu=C(Gr·Pr)， (1) 式中：Nu为努谢尔特数，N：掣；G，为格拉晓夫数，G：g了a／ttL~；P，为普朗特数，P： ；C，n为系数。