地板辐射采暖空间温度场的数值模拟(1)
太阳能地板辐射供暖制冷系统模型仿真
本 系统 采 用 电力辅 助 热 源 ， 合 家 庭 实 际 ， 用 贴 使
方便 。 １ ． 自动控 制 系统 ６
赘述。 建筑 物 耗热 量 Ｏ 一 ４ ．６Ｗ ， 水 日平均 耗 热 Ｈ ２１４５ 热 量 Ｑｗ ６ ５８ 。由 以上 Ｑ 及 Ｑｗ ＝ ０ ．８ Ｗ 两个 数据 可看 出， 供暖 热 负荷 比较 大 ， 故选 用需 求较 大者 作 为太 阳 能供
器面积 、 蓄热水箱体积、 吸收式制冷机组 的制冷量。 利用 Ｔ ＮＳ Ｓ Ｒ Ｙ 仿真平台建立 了系统仿真模型 ， 并对控制策略进行 了 验证 。 仿 真 结果表 明， 系统能有效地 利用太阳能保持冬季室温 １ ℃左右 、 该 ８ 夏季 ２ ６℃左右的舒 适温度 。
关键 词： 太阳能： 地板辐射供暖； 地板辐射供冷； 仿真 中图分类号 ： Ｔ ３ ． ７Ｔ ３ ． Ｕ８２１ ； Ｕ８ １ ＋ ７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号： １７ —２７２ １）５０ ３ ．３ ６ ３７ ３（０ ２０ —０ ６０
Ｋｅｙｗ ｏｒ ： ｏａ ｎ ｒ ｙ ｆｏ ｒｍｄａ ｅ ｔ ｇ ｆｏ ｒ ａ ｉｎ ｏ ｌ ｇ ｓｍｕ ａｉｎ ｄｓ ｓ ｌｒｅ ｅｇ ； ｏ ｉｎｔ ａｉ ； ｏ ｄａ ｔ ｏｉ ； ｉ ｌｔｏ ｌ ｈ ｎ ｌ ｒ ｃ ｎ
Ｏ 引言
冬 季供 暖 系统 、 夏季 制冷 系统 是提 升居 住 环境 舒
（ ｄ ａｃ ｎｉｅｒ ｇ ｏｌｇ， ｈ ｉｚｕ ｇ００ ０ ， ｈｎ ） Ｏｒｎ ｎｅＥ ｇｎｅｉ ｌ ｅ Ｓ ｉａｈ ａ ５０ ３ Ｃ ｉａ ｎＣ ｅ ｊ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ／ ｅｅ ｔ ｅｒ． ｏｔ ｒｓ ｅ ｔ ｌ ｅｔ ｇｓｓｅ ｉ ｏｔｅｎ Ｃ ｉａ ｅｒ ｉ ｔ ｏｒｈａｉｇｔ ｈｏｏｙ ｂ ｔ ｅｒ ｅａｉｎ ｓｒ ｃ：ｎｒｃｎ ａｓ ｍ ｓ ， ｅｉ ｎｉ ａｎ ｙｔｍ ｎ ｒ ｒ ｈｎ ａ ａ ｆ ｏ ｅｔ ｃ ｎｌｇ， ｕ ｆｉ ｒ ｏ ｙ ｄ ａｈ ｉ ｎ ｈ ｄ ｎｌ ｎ ｅ ｒ ｇｔ ｓｓ ｍ ｔｌ ａ ｒ ｉｏ ａ ａｒ ｏｄｔ ｎｎ ｄｒ ｒ ｒｔ ｎｔ ｈ ｌ ｉ ． ｔｓｎ ｃｓａｙｔ ｕｄ ｒ ｋ ｕｙｏ ｐ ｌ ａｉｎｏｆｏｒｒ ｉ ｉｎ ｙｔ ｓｓｌ ｕｅｔ ｔ ｎｌ ｉ ｎ ｉｏｉｇａ ｆｉ ａｉ ｃ ｎ ｏ ｅ Ｉ ｉ ｅｅｓｒ ｎｅｔ ｅａｓ ｄ ｎａｐｉ ｏ ｌ ｏ ａ ｏ ｅ ｉ ｄ ａ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ｇ ｏ ｅ ｏ ｇ ｓ ｅ ｏ ａ ｔ ｃ ｔ ｆ ｄ ａ ｔ ｒ ｒ ｅａｉｎｔｃ ｎｌ ．Ｔ ｏｔｉ ｆｒ ｎｅｐ ｒ ｅ ｔ ｏａ ｏｓ， ｏａｆｏｒａ ｉ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏｌ ｇｓｓ ｍ ｉ ｂ ｉ． ａ ｕａｉｎｔ ｅ ｅ ｉ ｒ ｏ ｈ ｏｏ ｆｇ ｔ ｅ ｙ ｇ ｏｄ ｓ ｏ ｘｅｉ ｎａ ｓｌ ｈ ｕｅ ｓｌｒ ｏ ａ ａ ｎ ｄｃｏｉ ｔ ｕｌ Ａ ｃｌ ｌ ｏ ｄ— ｈ， ａ ｍ ｌ ｒ ｌ ｒ ｎ ｈ ｔ ｇａ ｄ ｎ ｙｅ ｓ ｔ ｃ ｔ ｏ ｔｒ ｉｅｔｅｓｌｒ ｏｌ ｔ ｅ， ｔｒ ｅｗ ｅ ｋｖｌｍ ， ｂｏ ｔ ｎｃ ｉｅ ｏｌ ｇｃ ａｉ ｅ ｏｍ ｄ Ａ ｓｓ ｍ ｉ ｅｔ ｌｈ ｄｗｔ Ｒ — ｅｍ ｎ ｈ ｏａ ｌ ｃｏ ａ ａ ｓ ａ ａ ｒｔ ｏｕ ｅ ａｓｒ ｉ ｈｌ ｒ ｏｉ ａ ｃｔ ｉｐ ￣ ｒ ｅ ． ｙｔ ｓ ｉ ｅ ｉ Ｔ Ｎ ｃ ｅ ｒｒ ｏｇ ｔ ａ ｎ ｐｏ ｌ ｃ ｎ ｐ ｙｓ ｆ ｅ ｓ ａｓ ｂ ｈ Ｓ Ｓｓ ｌ ｉｎ ｌｆｒ ｏ ｉ ｌｔ ｎｍ ｄ ｌ ａｄｔｅｃｎｒｌ ｔ ｅ ｉｖ嘶 ｅ． ｅｕｓｓｏ ａ ｙｔｍ ｅｔ ｅ ｅ ｏａ ｎ ｒ ｔ Ｙ ｍｕａ ｏ ｐａ ｏｍｆｒ ｍｕａ ｏ ｓ ｎ ｏ ｔ ｒ ｇ ｓ ｅ ｄ Ｒ ｓｌ ｈ ｗｔｔ ｔ ｓｓ ｅ ｃｖ ｌ ｕ ｓｓｌ ｅｅｇ ｏ ｉ ｔ ｔ ｓ ｏ ｉ ｅ ， ｈ ｏｓａ ｙ ｔ ｔ ｈ ｈ ｅ ｅ ｆ ｉ ｙｓ ｒ ｙ ｍａｎａｎｒｏ ｅ ｐ ｒ ｕｅａｏｎ １ ｉｔ ｏｍｔｍ ｅａ ｒ ｒ ｕ ８℃ ｉ ｎｅ ｄａｏ ｎ ６℃ｆｒ ｕ ｅ ｒ ｉ ｔ ｄ ｎｗｉｔ ａ ｒ ｕ ｄ２ ｒｎ ｏ ｍｍ ． ｓ
地板辐射采暖盘管泄漏传热模型及数值模拟
没有 考虑 渗 流 偏 离 达 西 定 律 的 情 况 。吴 国忠 ＿ 等 ６ 人 以地下 管道 为研究 对象 ， 用 红 外 热像 仪 拍 摄 管 采
场分 布 ， 并对 相关 设 计 进 行 了优 化 和 技术 分 析 。泄
漏 方 面的相关 文献 大 多 是埋 地 管 道 泄 漏 问题 ， 玉 许
景 将 Ａ Ｓ Ｓ软件 的温 度 场分 析 功 能应 用 于 渗 流 场 ＮＹ 研 究 中Ｈ ， 未 能 解 决 温 度 场 和 渗 流 场 耦 合 问 题 。 但 Ｊ
因素 。杨巍 等人 对 混 凝 土 内 埋 有 蛇 形 钢 管 的 地
者 对地 板辐射 采 暖 的管 道 泄漏 研 究 较 少 ， 文通 过 本
分 析地 板辐 射采 暖盘 管 泄 漏特 性 ， 立 盘 管 泄漏 过 建
程 传热传 质模 型 ， 利 用 Ｆ Ｕ Ｎ 并 Ｌ Ｅ Ｔ软 件 模确 定 盘 管 泄 漏前后 地板 和水 泥 层 表 面温 度 场 分布 特 征 ， 利 为 用红 外成 像 技 术 等 非 接 触 手 段 查 找 泄 漏 点 位 置 奠
表 面 温度 场 分 布 情 况 。 研 究 结 果 表 明 ：１ 盘管 泄 漏 初 期 ， 泥 层 表 面 原 始 温 度 场 迅 速 被 破 坏 ， 整 个 地 板 表 面 变 化 较 弱 ； （） 水 而 随 着泄 漏 时 间 的加 长 ， 板 表 面 温度 场 也 造 成 破 坏 ， 以通 过其 表 面 温 度 场 明 显 判 断 泄 漏 点 位 置 。 （ ） 漏 影 响 区域 主 要 由 三 地 可 ２泄
温度场数值模拟与分析
温度场数值模拟与分析一、引言温度场是工业制造、自然环境等领域中经常涉及到的现象，通过数值模拟和分析可以深入了解温度场的变化规律，并为后续的研究工作提供有效的参考。
本文将介绍温度场的数值模拟方法和分析技术，并结合实际案例进行分析和讨论。
二、数值模拟方法1.有限元方法有限元方法是数值模拟的一种常用方法，其核心思想是将复杂的物理问题抽象为有限个单元，通过单元之间的相对运动以及单元内部的运动来计算物理量的变化。
在温度场的数值模拟中，有限元方法可以通过建立合适的有限元模型、选择适当的数值方法和求解器来计算温度场的分布和变化规律。
2.计算流体力学方法计算流体力学方法是将物理问题建模为一系列守恒方程和运动方程的数学问题，通过求解这些方程来计算物理量的分布和变化。
在温度场的数值模拟中，计算流体力学方法可以通过建立流体系统的数值模型、指定流体系统的初始和边界条件以及选择适当的求解算法来计算温度场。
3.反向传播神经网络方法反向传播神经网络方法是在深度学习技术的支持下，将物理问题转化为神经网络的训练问题，通过优化网络的结构和参数，实现对物理问题的数值模拟。
在温度场的数值模拟中，反向传播神经网络方法可以通过建立网络模型、选择适当的损失函数和优化算法，来计算温度场的分布和变化规律。
三、分析技术1.可视化分析可视化分析是通过图表、图像和动画等可视化方式来展示温度场的分布和变化规律，通过可视化分析可以直观地了解温度场的变化情况，并且可以更好地理解温度场的复杂性。
2.数据挖掘分析数据挖掘分析是通过分析温度场数据中的模式和关联规则，来发现与温度场相关的重要信息和规律。
通过数据挖掘分析可以发现温度场的非线性规律、异常状态和趋势等信息，为后续的研究工作提供有效的参考。
3.时间序列分析时间序列分析是通过分析温度场数据的时间波动和趋势变化，来了解温度场的周期性和逐渐变化趋势。
通过时间序列分析可以发现温度场中的周期性波动规律和变化趋势，为后续的预测和控制工作提供有效的参考。
散热器供暖和地板辐射供暖室内热环境PHOENICS模拟
文章编号:ISSN 1005-9180(2009)04-0036-06Ξ散热器供暖和地板辐射供暖室内热环境PH OENICS 模拟王丽明,肖勇全,薛永明,赵 菊(山东建筑大学,山东济南,250101)[摘要]利用PH OE NIS 软件对研究生宿舍散热器供暖和地板供暖进行了数值模拟,选用k -ε湍流模型求出房间的温度场和速度场,结果显示地板供暖在温度场分布、速度场分布及热舒适性方面均优于散热器供暖。
地板供暖辐射温度在地板面有最大值;而散热器辐射温度在顶棚有最大值,辐射温度随高度增加而递增,垂直温差多达5℃左右。
[关键词]地板辐射供暖;散热器供暖;数值模拟[中图分类号]T U 833;T Q018 [文献标识码]BP HOENICS Simulation of I ndoor Ther mal Envir onment onthe R a diator Heating and Floor R adiation Hea tingW ANG Lim i ng ,XI A O Y ongquan ,X UE Y ongming ,ZH A O Ju(Sch ool of Heating Energy Eng ineering ,Shandong Jianzhu Univers ity ,Jinan 250101,Ch ina )A bstr act :A pplied PHOE NICS t o the numerical s imulati on of gradu ates ″dorm it ory floor heating room and radiator heatin groom res pectiv ely 1,Based on κ-εturbulence equati on m odel s olution the room the temperature field and the velocity field ,th e calculation show ed the floor radiant hearting sys tem is su periority t o the radiator sys tem in thermal com fort and the field of tem perature and velocity ,T he floor heating radiation temperature has the maximum value in the flo or sur face ;but th e rad ia 2tor radiation temperature has the maximum value in the ceiling ,the v ertical tem perature di fference up to 5deg rees 1Keyw or ds :Flo or radiant heatin g s ystem ;Rad iator hearting sys tem ;Simulate1 引言传统散热器供暖与地板辐射供暖相比,在美观、舒适性、节能方面,后者都优于前者。
成都地区低温地板辐射采暖传热模拟
地 板 表面 散热量 的确 定 是一 个重 要 的方 面 。目前成 都 地 区地 暖才 刚刚起 步 ， 没 有 正式 的规程来 指 导 还
散热量 的设计 ， 因此本 文针 对 以成 都市 为代 表 的夏 热 冬冷 地 区地板 辐射 采 暖系 统 ， 究其 构造层 内传 研 热 过 程机 理 ， 较全 面地 分 析影 响地板 辐 射采 暖系 统 热 工 性能 的各 种 因素 ，确 定 了构 造 层 内温 度分布 、 地 板 表面温 度 分布 、 单位 面积 散热 量 等设计 指标 与
维普资讯
６
制 冷 与 空 调
２ ０ 年 第 ４期 ０６
成 都 地 区低 温 地 板 辐 射 采 暖传 热 模 拟
刘翔 王 长 庆
（ 同济大学 ２ ０ ０） １ ８４
【 摘
要 】 本文针对 以成都为代表 的夏 热冬冷地 区的低温热水地板辐射供暖系统 的传热特 点和铺设方式 ，建 立了传热过程的数 学模 型，分析 了低温热水地板辐射供暖系统的热工性能 ， 定了地板表 面温度 确
ｎ ｌ ｓ ｈ ｈ ｒ ｌｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ＴＲ ａ ｙ ｙ ｅ ｔ ｅ ｔ ｅｍａ ｅ ｏ ａ ｃ ｆ Ｌ Ｈ，ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｏ ａ ａ ｅｅ ｓ ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓｒｂ ｔ ｎ ｏ ｔ ｅ ｆ ｍ ｎ ｈ ｅａｉ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｓ ｍｅ ｐ ｍ ｔ ｒ ｕ ｈ ａ ｈ ｉｔ ｕ ｉ ｆ ｈ ｏ ｒ ｉ ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ， ｈ ｅ ｔ ｕ ｎ ｔ ｅｓ ｒａ ｅ ｏ ｔ ｅｆ ｏ ｔ ｅｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｅ ｎ ｎ ｈ ａ ｉ ｇ ｓ ｒａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅｏ ｔ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｔ ｅ ｈ ａ ｘ ｏ ｕ ｃ ｆ ｈ ｏ ｒ， ｅ ｅ ａｕ ｅｏ ｔ ｏ — ｅ ｔ ｕ ｃ ｖ ｒ ｇ ｌ ｆ ｈ ｆ ｌ ｈ ｈ ｎ ｆ ｎ ｈ ｅ ｅａ ｕｒ ｆ ｈ ｗａ ｅ， ｉ ｅＳ ｎ ， ｕ ａ ｅｍａｅ ｉｌ． ｔ ｒ ｐ ｐ Ｗａ ｓ ｒ ｃ ｆ ｔｒａｓ
地板辐射供暖系统的热性能分析
地板辐射供暖系统的热性能分析摘要：低温地板辐射供暖设备—地盘管散热器，是目前民用建筑采暖系统中的一项新技术。
该文根据室内地面热传导的实际情况，对地板辐射供暖系统建立数值计算的数学模型，运用fluent软件进行模拟的分析方法得出随着供、回水温度变化及外围护结构传热系数的改变，对室内温度及人体舒适度的影响。
分析结果可为地板辐射供暖系统的设计、施工及运行提供参考依据。
0 引言低温热水地板辐射供暖系统(以下简称地板辐射供暖)是一种利用建筑物内部地面进行供暖的系统。
地板通过对流换热加热周围空气，同时还与四周的围护结构进行辐射换热，从而使围护结构表面温度升高，其辐射换热量约占总换热量的50%。
地板辐射供暖系统既能高效地利用各种低品位能源，节能效果好，又具有室温均匀，温度梯度小，脚感温度高，热舒适性好，卫生条件好，安全可靠，蓄热性能好及不占用室内使用面积等优点，是一种降低建筑能耗、提高热舒适性的理想供暖系统。
1 地板辐射供暖的简介1.1 地板辐射供暖的发展低温热水地板辐射供暖技术于上世纪三十年代运用于发达国家，由于它具有经济、节能、舒适等一系列优越性，很快被人们接受并广泛使用，从而得到了迅速地推广。
在北美、北欧已十分普及，到1994年，法国约有20％、德国40％、奥地利25％、瑞士48％、加拿大65％的住宅建筑采用了地板辐射供暖系统。
六十年代初，我国开始对地板辐射供暖系统进行研究，八十年代得到了大面积的推广。
目前，许多省市已经制定了这一技术的工程标准。
介于地板辐射供暖系统成本低、安全、舒适、易施工等优点，近几年新建的住宅小区大多数都采用地板辐射供暖系统来进行供暖，占到了我国地暖市场的90%以上。
1.2 地板辐射供暖结构型式地板辐射供暖结构型式种类很多。
现以目前通常采用的混凝土内埋管式为研究对象，主要结构为基本结构层、复合保温层、管上豆石混凝土层、找平层、地面层。
混凝土内埋管式地板辐射供暖的结构及各层尺寸，如图1所示。
地板辐射采暖系统的数值模拟
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｉ ｌａ Ｃ ｅａ ｇ Ｈ ｒ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇＵ ｉｅｓｙ Ｈ ｒ ｉ ５０ １Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｖ ￣ ｅ ｎ ， ａ ｂｎＦ ｇ ｅｉ ｎｖｒｉ ， ａ ｂ １０ ０ ， ｈｎ ） Ｃ ｉＦ ． ｎ ｎ ｔ ｎ
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带定形PCM的相变贮能式地板辐射采暖系统热性能的数值模拟
对 流式 采 暖 和 地 板 或 天 花 板 辐 射 采 暖 。 近 年 来 ， 地 板 辐 射 采 暖在 发 达 和 发 展 中 国 家 均 受 到 普 遍 欢 迎 。 同对 流式 采 暖方 式 相 比 ， 板 辐 射 采 暖 具 有 诸 多 优 地
带定 形 Ｐ ＣＭ 的 相 变 贮 能 式 地 板 辐 射 采 暖 系 统 热 性 能 的 数 值 模 拟
叶 宏， 葛新石 ， 焦冬 生
（ 国科 学 技 术 大 学 热 科 学 与 能 源 工 程 系 可 再 生 能 源 与 节 能 研 究 所 ， 肥 ２ ０ ２ ） 中 合 ３ ０ ７
势 ： 暖系统嵌入建筑结构 中 ， 采 可扩 大生 活 和 工 作 空
间 ； 系 统 还 能 提 高 平 均 热 辐 射 温 度 ， 此 ， 达 到 该 因 为
同样 的热 舒 适 水 平 所 需 的 室 内 空 气 温 度 较 低 ， 减 可
小 渗 风 热 损 ； 板 辐 射 采 暖 系 统 可 以 维 持 一 个 随 高 地
土板 的方 法 解 决 。 但 传 统 的 Ｐ ＣＭ 存 在 析 晶 、 冷 过
以及 对 容 器 的腐 蚀 作 用 等 缺 点 ， 这 些 问 题 解 决 以 在 前 ， 难推广使用 。 很 近几 年 ， 种 新 型 的 复 合 Ｐ 一 ｃＭ一 定 形 Ｐ Ｍ Ｃ （ Ｓ Ｃ ）８ １＿ 出 现 使 得 Ｐ Ｍ 与 地 板 辐 射 采 暖 Ｆ Ｐ Ｍ ＿ 的 －ｏ Ｃ 系 统 相 结 合 成 为 可 能 。定 形 Ｐ Ｍ 以 石 蜡 为 相 变 主 Ｃ 体 而 用 高 密 度 聚 乙烯 （ ＨＤＰ 作 为 支 持 载 体 。 与 传 Ｅ）
地板辐射采暖室内温度场数值模拟
Research 研究探讨337地板辐射采暖室内温度场数值模拟李贵燕 罗 勇（陕西铁路工程职业技术学院， 陕西 渭南 714000；石家庄铁道大学， 河北 石家庄 054300）中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）04-0337-01摘要: 低温热水地板辐射采暖是一种优良的房间采暖方式。
为设计及运行管理提供更准确的理论依据。
本文的主要工作如下: (1) 利用空气自然对流及湍流流动和传热理论，对地板辐射连续供暖房间室内空气及其围护结构的温度场进行研究，建立了采暖房间室内空气温度场及其围护结构的三维稳态物理模型；（2）利用Fluent 软件进行模拟计算室内温度场分布、地板内部温度分布、和围护结构内表面温度分布并对模拟计算结果进行了分析。
关键词：地板辐射采暖温度数值模拟Fluent0 引言地板辐射采暖是一种优良的房间采暖方式。
通过Fluent 软件来模拟地板辐射采暖室内温度场，从而了解地板辐射采暖房间及其围护结构的温度分布情况。
利用Fluent 软件对某地板辐射采暖房间室内及其围护结构温度场合速度场的数值模拟，分析研究地板辐射采暖房间围护结构的温度分布、室内空间温度分布、速度分布等问题。
为地板辐射采暖房间的设计和实施提供一定依据。
1 地板辐射采暖的数值模拟1.1制定模型边界条件类型模型对象为一面外墙三面内墙的供暖房间，建立地板辐射采暖房间的三维网格，外墙设为第三类边界条件，与室外空气进行对流换热；地板表面则为第二类边界条件已知其热流密度；屋面为绝热边界条件。
各围护结构的边界条件如表1-1所示[5]表1-1 实验模型的边界条件 第二类边界条件 第三类边界条件围护结构名称 热流密度q(W/) 流体温度t f（K） 表面传热系数h() 屋顶 q = 0 / / 地板 q =40 / / 窗户 / 265 5.82 门 / 283 4.65 冷墙（有窗户） / 265 1.57 前墙（有门）/ 283 1.43 左墙 / 289 1.43 右墙/2891.432计算结果后处理及分析2.1模型温度分布特性及分析以下是用Fluent 软件计算出来的地板辐射采暖室内及围护结构的温度分布特性曲线，如下各图。
热水地板辐射供暖系统的设计与数值模拟
速 度场 、 温度 场进 行 了数值模 拟 ， 内气流 分布 比较 均 匀， 有 吹 风 感 觉 ， 室 没 竖直 方 向温 度梯 度 较 小 ，
热舒适 度较 好 。
关键 词 ： 热水地 板辐 射供 暖 ； 数值模 献标 识码 ：Ｂ
建筑 节能是 世 界建 筑发展 的趋 势 ， 节约 能源 、 是 保护 环境 、 彻 可 持 续 发 展 战 略 的 重 要 组 成 部 分 。 贯
采用地板辐射供暖是提高供热系统运行效率的重要
手段 。随着社 会经 济 的不 断 发展 ， 新材 料 、 技术 的 新 迅 速推广 应用 ， 特别 是 塑料工 业 的发展 ， 型管材 具 新
ＬＵ Ｑａ—ｕ ｎ ， Ｓ Ｎ Ｚ ｉ ａ Ｚ Ａ Ｇ Ｌａ—ａｇ ， Ｚ Ａ Ｇ Ｘ — ｏ Ｉ ｉｏｈ ａ Ｕ ｈ— ｏ ， Ｈ Ｎ ｉｎｇｎ２ Ｈ Ｎ ｕｔ ｂ ａ
（ ． ｅｔ ｇＣ ． Ｌｄ， ａａ ｇＢ ｏ ｉ ｏ ｅｅａ ｏ ｏ ｅ Ｐａ ｔ Ｂ ｏ ｉ ７ ０ １ Ｃ ｉ １Ｈ ａｉ ｏ， ｔ． Ｄ ｔｎ ａｄｎ Ｃ ｇｎｒｔ ｎＰ ｗ ｒ ｌｎ ， ａ ｄｎ ０ １ ５ ， ｈｎ ｎ ｇ ｉ ｇ ａ； ２ ｏ ｈＣ ｉ ｎｃ ａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ｅｉｎ＆ Ｒ ｓ ｒｈＩｓｔｔ，Ｔａｊ ０ ０ ４ ｈｎ ； ．Ｎ ａ ｈｎ Ｍｕ ｉｐ ｌ ｎ ｉ ｒ ｇＤ ｓ ａ ｉ ｅｉ ｇ ｅ ａｃ ｎｔｕ ｅ ｉ ｅ ｉｎｉ ３０ ７ ，Ｃ ｉ ｎ ａ ３ ｅａｔ ｅｔ ｆＥ ｒｙａｄ Ｐ ｅ Ｅ ｇｎｅ ｎ Ｎ ｒ ｈｎ ｌ ｔｃ ｏ ｅ Ｕ ｉ ｒ ｙ ．Ｄｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｎ ｏ ｒ ｎ ｉ ｒ ｇ， ｏ ｈＣ ｉ Ｅｅ ｒ ｗ ｒ ｎｖ ｓ ， ｍ ｏ ｅ ｗ ｅｉ ｔ ａ ｃｉＰ ｅｉ ｔ Ｂ ｏ ｉｇ０ １０ ， ｈｎ ； ａｄｎ ７ ０ ０ Ｃ ｉ ） ａ
地面辐射供暖的室内环境模拟仿真
地面辐射供暖的室内环境模拟仿真作者：孟岩勇来源：《中国房地产业·中旬》2020年第02期摘要：建立地面辐射采暖数学模型，模拟了房间内气流速度场和温度场的分布情况。
关键词：地面辐射采暖热舒适性节能我国北方冬季室内的采暖设备主要是散热器，近年来地面辐射采暖得到了广泛地使用。
低温地板辐射采暖方式与常规的散热器采暖方式相比，具有节能、室内温度梯度小、舒适性好等优点，為了适应地板辐射采暖的发展和设计，国家出台了《地面辐射供暖技术规程》，对低温热水地板辐射采暖的特点了作了介绍，本文建立低温热水地板辐射采暖房间数学模型，模拟房间室温和气流分布情况。
一、物理模型的建立本文选用北方常见的住宅房间建立模型，房间的长宽高分别为：5m×4m×3m。
室外的计算温度为-8℃，供暖室内的温度为20℃。
低温盘管采用《地面辐射供暖技术规程》中推荐的回折式，管间距250㎜，管材料PB管。
（一）墙壁的内表面温度在稳定传热的条件下，外墙的传热阻、室内、外空气温度、外墙的内表面温度之间有如下关系式[1]：通过计算可得室内墙壁的温度为14.6～15.4℃，可见室内墙壁温度波动很小，假定墙内表面为常壁温边界条件，取平均值为15℃。
（二）地面温度假设地面辐射采暖的供水温度为50℃，回水温度为40℃，地面装修考虑铺有厚地毯，采暖管间距为250mm，单位面积的散热量为70.4W/㎡[2]，计算地表温度为27.0℃，为了简化计算，可设地面为常温条件，温度取平均值27℃。
（三）屋顶温度采用上述方法和相关参数，可得屋顶的内表面温度为14.4～16.6℃，简化屋顶的内表面为常壁温取平均值为15.5℃。
二、控制方程根据建立的房间物理模型设定的边界条件，可以得到计算模型。
计算模型模拟采用标准K-ε两方程模型进行求解，浮升力模型采用非线性Boussinesq假设，控制方程的通用形式为：三、数值模拟根据所建立的模型，分别对两种采暖方式下的室内的速度场和温度场模拟如下。
地板辐射供暖系统地板表面温度优化模拟
室 内照 明装 置 设 定 为 １个 功率 为 ３ ４ ｗ 的光源 ， 靠
墙位 置摆 放 了一 张 宽 ×长 ×高 为 １ ． ８ ｍ× ２ ． ０ １ Ｔ Ｉ ×
０ ． ５ １ Ｔ Ｉ 的床 ， 并 在 床 尾 中部 设 置 了 １名 人 员 。模 拟 房 间物 理 模 型 见 图 １ ， 人 体 外 形 按 成 年 男性 进 行 设
（ ｔ ＋２ ７ ３ ） ］ ｝
式中 ， Ｐ Ｍ ｖ ——预期平均评价指标
一Hale Waihona Puke 的计算式为 】 １ ： ：Ｏ ＇ ｏ Ｏ 【 （ ｔ 。 ＋ ２ ７ ３ ） 一（ ｔ ｆ ＋ ２ ７ ３ ） 】
式中 ， ——单 位地板表 面面积辐射传 热量 ， Ｗ／
一
人体能量代谢率 （ 以人体单位表 面积 计） ， 取 决 于人 体 的活动 量 ， Ｗ／ ｍ
ｍ ２
人体所做的机械功 （ 以人体单位表 面
积计） ， Ｗ／ ｍ
—
—
斯忒 藩 一玻 耳 兹 曼 常量 ， Ｗ／ （ ｍ ・ Ｋ ） ， 为５ ． ６ ７×１ ０ Ｗ／ （ ｍ ・ Ｋ ４ ）
系统 发射 率 ， 一般 非 金 属 、 带 油漆 面层 的金 属 非 反 射 性 表 面 系 统 发 射 率 取
分布进 行模 拟 。设 定条件 下 ， 最佳 地板 表 面温度 为 ２ ６℃ ， 人 员高度 范 围 内温 度 适 中， Ｐ Ｍ Ｖ值 理 想 ，
Ｐ Ｐ Ｄ值 较 低 。
关键 词 ： 低 温辐射 供 暖 系统 ； 地板表 面温度 ； 预 期 平均评 价 ； 预 期 不满 意百 分率
计， 人 员 背对外 窗 。
地板辐射供暖系统地板表面温度优化模拟
地板辐射供暖系统地板表面温度优化模拟
焦家海;赵军凯;李国柱;牛倩;谢琳娜;孟冲;张然
【期刊名称】《煤气与热力》
【年(卷),期】2017(037)007
【摘要】以沈阳地区某房间(采用地板辐射供暖系统)作为研究对象,建立房间物理模型、传热模型及PMV(预期平均评价)、PPD(预期不满意百分率)数学模型.将人体中间截面作为分析面,在地板表面温度为24、26、28℃条件下,采用CFD模拟软件对分析面的温度场、PMV值、PPD值分布进行模拟.设定条件下,最佳地板表面温度为26℃,人员高度范围内温度适中,PMV值理想,PPD值较低.
【总页数】5页(P18-22)
【作者】焦家海;赵军凯;李国柱;牛倩;谢琳娜;孟冲;张然
【作者单位】中国葛洲坝集团房地产开发有限公司,北京100020;中国建筑科学研究院,北京100013;中国建筑科学研究院,北京100013;中国葛洲坝集团房地产开发有限公司,北京100020;中国建筑科学研究院,北京100013;中国建筑科学研究院,北京100013;中国建筑科学研究院,北京100013
【正文语种】中文
【中图分类】TU832.1
【相关文献】
1.地板辐射供暖系统埋管结构尺寸与地板表面温度均匀性的关系 [J], 王晓彤;郭强
2.热水地板辐射供暖系统的设计与数值模拟 [J], 刘巧焕;孙志宝;张连钢;张旭涛
3.相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟 [J], 朱婷婷;赵明;陈昊;杨茉
4.空气源热泵用于低温热水地板辐射供暖系统的模拟研究 [J], 许可;王树刚;蒋爽;张腾飞
5.地板辐射供暖系统的地板表面温度均匀性分析 [J], 王晓彤
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245-不同地面层材料低温热水地板辐射采暖数值模拟与优化分析解析
245-不同地面层材料低温热水地板辐射采暖数值模拟与优化分析解析概述本文将介绍不同地面层材料低温热水地板辐射采暖数值模拟与优化分析解析，主要包括以下几个方面：•低温热水地板辐射采暖的原理与优点；•不同地面层材料对低温热水地板辐射采暖效果的影响；•数值模拟与优化分析解析方法；•。
低温热水地板辐射采暖的原理与优点低温热水地板辐射采暖是一种以地板为散热面的采暖方式，采用低温热水作为热源，通过地板向室内散发热量，从而达到采暖的效果。
相对于传统的采暖方式，低温热水地板辐射采暖有如下优点：•舒适性好。
采用地板散热方式可以使热量均匀分布在室内，不会出现局部过热或过冷现象；•节约能源。
采用低温水源可以减少热能的损失，从而节约能源；•环保健康。
热水作为热源，不会产生空气污染，对环境和人体健康没有负面影响。
不同地面层材料对低温热水地板辐射采暖效果的影响不同地面层材料对低温热水地板辐射采暖效果有着很大的影响，下面是各种地面材料对低温热水地板辐射采暖效果的比较分析：木地板相对于石材地板等硬质材料，木地板的导热系数较低，传热速率较慢，所以对于低温热水地板辐射采暖效果影响较大。
但是由于木地板的表面温度较高，并且有较好的保温效果，可以保证室内的舒适温度。
石材地板石材地板的导热系数较大，可以加快热量传递速度，所以对于低温热水地板辐射采暖效果有一定的优势。
但是石材地板的表面温度较低，需要更长的时间来达到室内舒适温度，此外也容易出现局部过热或过冷现象。
钢化玻璃地板钢化玻璃地板的导热系数较低，传热速率较慢，因此不利于热量传递，不太适合作为低温热水地板辐射采暖的散热面。
水晶地板水晶地板的导热系数也很低，不利于热量传递，和钢化玻璃地板一样，不太适合作为低温热水地板辐射采暖的散热面。
瓷砖地板瓷砖地板的导热系数适中，传热速率较快，因此对低温热水地板辐射采暖效果有一定的优势。
同时，瓷砖地板的表面温度较低，需要更长的时间来达到室内舒适温度。
数值模拟与优化分析解析方法采用数值模拟与优化分析解析方法是进行低温热水地板辐射采暖效果研究中常用的方法，以下是数值模拟与优化分析解析流程：1.建立模型。
地板采暖办公室内热环境的数值模拟
地板采暖办公室内热环境的数值模拟
张雪梅;王如竹;翟晓强
【期刊名称】《供热制冷》
【年(卷),期】2006(000)011
【摘要】选用经典k-ε两方程模型,通过Airpak软件对室内热环境进行数值模拟,并用实验测量值进行验证,再用已验证的模型对采暖室内热环境进行进一步的模拟,将不同地板温度下的模拟结果进行比较,针对该办公室提出合理的采暖方案。
【总页数】4页(P26-28,36)
【作者】张雪梅;王如竹;翟晓强
【作者单位】上海金茂英泰设施管理有限公司;上海交通大学制冷与低温工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TU832
【相关文献】
1.基于airpak的夏季柜式空调机办公室内热环境数值模拟分析 [J], 李杨;郁文红;王福林
2.地板采暖和风机采暖室内热环境的对比研究 [J], 张雪梅;王如竹
3.地板采暖房间室内热环境及节能分析 [J], 邱林;游旻昱
4.基于Airpak软件的工作室室内热环境数值模拟 [J], 戎传亮
5.冷空气幕加侧送方式影响室内热环境的数值模拟——一种新型室内送风方式探索[J], 刘泽勤;夏雪娇;郭宪民
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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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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；
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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
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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
其次，由于热电偶只是粘贴在室内地表面上，由 于受到室内空气的扰动的影响，为测试结果相对带 来了一些误差。
４０ ３８
墨３６ ３４
３８
墨 ３６
ａ．边缘处
ｂ．中央处
图４两管间的温度场 Ｆｉｇ．４ Ｔｅｒｎｐｅ阳ｔ１鹏ｆｉｅｌｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｔｕｂｅｓ
万方数据
图５两管间地板中的等温线
ｂｏｔｌ姗０ｆｎｏｏｒ Ｆｉｇ．５
ｈ僦蛐［Ｍ］· 社，１９９２，１３７—１４２．
［２］ “ｎ蹦ｔａｉ·‰ｒ蒯脚ａｎｄ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ
Ｔｉ舳ｊｉｎ：Ｔｉ锄ｊｉｎ嘶、憾ｉｔｙ嘣ｉ捌Ｈｏ嘴，１９９２，１３７一
际工程设计。
１４２·
料…，；方便 醚快捷｝，皇适应璧性慧强。应各种不同的地板融和［３材］嘉∞甚‘１三冀：溢ｍ：ｉ二雾蛐，盏Ｍ∞嚣Ｙｕ耐糕ｌｌ州ｇ．圳Ｆｏｌ·，ｎ辩ｄ。沃ｄ∞
导热系数，Ｗ／（ｍ·℃）；孔——室内气温，℃；兀，
咒——管壁温度，℃。
２数值模拟方法分析
本文采用有限差分法将导热方程组进行离散 化。铺设管边缘边界使用网格进行了逼近，这些节 点均取为等温边界，如图２所示。
死，Ｊ＝（孔，卜１＋％。，＋１＋２ｒ１，』）／４
０
其中：江０，．ｉ＝ｌ～９。
３）右边界
‰，Ｊ＝（‰，卜１＋‰，』＋ｌ＋２％，』）／４ 似 其中：江３０，．ｆ＝１～９。 ４）下绝热边界
地板表面的温度在设计中非常关键，尤其是不能使 地板表面超温。由于气象条件和人体感觉不同，不 同国家对有人员经常活动的地板表面温度上限的规 定也不同（居室），如：美国为２９℃，法国２１℃，英国 ２４℃，德国２９ｃｃ，我国取２８℃。由于地板厚度和材 质不同，或者热源设计温度偏高，控制地板表面温度 很困难。在实际工程中往往出现地板表面温度过高 的情况。例如，在天津某小区的地板采暖系统中，地 板表面实测温度达到３４℃。由于使用数学解析法计 算十分复杂，而且不方便。本文编写了计算程序，使 用离散化方法，为在设计中控制地板表面温度提供 了准确而快捷的方法。
一２９６．
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ｏｆ ＭＡｌＩ。ＡＢ６［Ｍ］．ａ１０Ｉｌ罢：ｑｉｎｇ：ａｌｏｎｇｑｉｎｇ ｕ面ｖｅ玛ｉｔ）ｒ
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解影响很大。后来改用能量平衡法，对边界点进行
能量平衡分析，推出了物理意义清楚的差分方程，较 好地解决了这个问题。
１）内部节点
正，』＝（正。，＋ｌ＋正，，一ｌ＋瓦一ｌ，』＋正＋ｌ，，）／４
（２）
其中：ｉ＝１～２９，，＝１～９；ｉ＝２～２８，＿『＝１０；ｉ＝３～
２７，Ｊ＝１１～１３。 ２）左边界
图３计算程序流程图
ｔ０咖ｌ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｍｅ ｖ越出ｌｉ哆ｏｆ龇ｎ００ｒ ｔｌｌｉ出煅锄ｄ腿蜘ａｌｓ，ｉｔ ｉｓ ｄ湎ｃｌｌｌｔ
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法和能量平衡分析法［２］。用两种方法得到的内节点 差分方程完全相同，但边界点差分方程不同。本文
开始采用前者，差分方程推导很方便，但是此方法在 处理两类边界问题交点处的节点时会出现矛盾，混
淆了对交点处的节点该属于那类边界条件的判断。
在以往的处理上通常是将其归为任意一类，这就不 符合实际情况，而且边界节点方程对整个方程组的
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联系人Ｂｍｍ：灿ｊｌ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
图１地板采暖的物理模型
Ｆｉｇ．１‰ＩＩ删ｏｆ ｎｏｏｒ ｒａｄｉ舳ｔ ｈ翩她
１．２数学模型 由于管材铺设方式的复杂性，建立合理而又具
有典型意义的数学模型是很重要的基础工作。现在 流行的是双回形排管，故选择该种排列方式建立数 学模型具有一定的典型性。其次是边界的选择有多 种方式，在以往的研究结论中认为两管的间距中央 存在零热面，可选择两管间的中心线作为左右绝热 边界。从模拟和实测的结果看，在两管温差较大时， 根本不存在零热面。本文认为选择铺设管的中心面 作左右绝热边界更合理，因为铺设管是热源，它左右 的温度场应该大致对称分布，左右铺设管对零热面 的偏移作用更小。图１中地板的下部铺设隔热板， 为了将问题简化，假设为绝热边界。由于沿管长方 向的温度下降很微弱（＜０．２℃／ｍ），假设沿管长方 向不发生热传导，将其简化成二维热传导。假设碎 石混凝土是各向同性的，即各个方向有相同的热物 性。以下就是导热微分方程组：
ｉ＝２８，，＝１２
万方数据
４期
朱家玲等：地板辐射采暖空间温度场的数值模拟
４９５
船＝Ｍ／Ａ；ｆ＿～两节点问的距离
２．２程序流程图 程序流程见图３。
图中：乙。——墙壁平均温度，℃；ｒ。——地面 均温的估计值，℃；乃——地面均温的计算值，℃。
在求解方程组时需要综合换热系数作为基础计 算参数，这个系数与地板表面平均温度有关，而地面 均温正是要求的结果。因此作为初始条件估计一个 地面均温，然后将计算结果赋给地面均温的估计值， 进行充分迭代，直至两者之差在误差允许范围内，可 计算出实际的地面均温。观察所得的方程组可知， 它们并不是严格的列占优矩阵，为了保证其收敛，在 赋初始值的时候采取了一些措施，将地板中各点的 初始值看成是沿高度方向等温降分布，结果收敛效 果很好，未发现发散的情况。 ２．３计算结果
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1.学位论文 苗常海 地板辐射采暖节能机理研究及设计软件 2004
地板辐射采暖是一种舒适、节能的新型采暖方式.本文通过对地板采暖房间气流和温度的大量测量和换热分析计算,分析了该采暖方式节能原因如下 :(1)人体得到大量的地板辐射热量是其节能的主要原因;(2)该采暖方式独特的散热器布置形式所营造的下热上冷的室内温度分布形式使其可以高效地利 用散热器的热量.本文根据两种典型的埋管方式的特点,建立了两种不同的数学模型,使用有限差分法数值模拟了不同工况下地板中的温度场,并与实验结 果进行了对比,取得了满意的效果,为设计时控制地板表面温度提供了简捷准确的方法.
参考文献(7条) 1.杨世铭 传热学 1980 2.林瑞泰 热传导理论与方法 1992 3.Lin Ruitai The method and theory of heat transfer 1992 4.熊洪允.曾绍标.毛云英 应用数学基础 1994 5.XIONG Hongyun.Zeng Shaobiao.Mao Yunying Foundation of Mathematical Application 1994 6.刘宏友.李莉.彭锋 MATLAB 6基础及应用 2002 7.Liu Hongyou.Li Li.Peng Feng Foundation and Application of MATLAB6 2002
正．１５＝（正一１＇１５＋正＋１，１５＋２瓦，１４）／４
＠
其中：扛２～２８，．ｉ＝１４。
５）上边界
正一１。ｏ＋正＋ｌ，ｏ＋２正。ｌ＝（４＋２忍）置，ｏ一２乃 ∞ 、，、，
其中：ｉ＝１—２９，．ｆ＝０。
Ｙ
图２网格划分方法 Ｆｉｇ．２ １ｋ ｃｌａｓｓｉ６ｃ撕ｏｎ ｍ１）ｄｅｌ ２．１离散方程组
离散微分方程组常用两种方法：泰勒级数展开
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