地板辐射供暖与散热器供暖的比较分析

ＰＭＶ ｎｌｒｏｕｇｈ删ｕｓ劬ｅｎｔ
ｉｎｄｏｏｒ
ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ驯时ｌａｃｅ
ｔ唧ｅｒａｔｕｒｃ
ｔｈｅ
ｓ锄ｅ
ｐｈｙｓｉｃａｌ
ｍ础ｌ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ２６０Ｃ
ｅｎＶｉｒｏ呦ｅｎｔ锄ｄ
ｈ翩虹ｎｇ ｌｏｗ
ａｒｅ
ｍｏｓｔ ｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ．Ｕｎｄｅｒ
ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄｉａｎｔ ｆｌｏｏｒ ｈｅａ五ｎｇ ａｎｄ
ｅ—ｍａｉｌ：３４３２２９５１２＠ｑｑ．ｃｏｍ．
１．１．１主要假设 地板辐射采暖传热过程复杂，边界条件多样，很
２０１６年１１月
唐文，等：地板辐射供暖与散热器供暖的比较分析
・９８１．
难进行理论求解，但为利于指导工程实际，可进行一 定的简化计算，现假设如下： （１）无论是初始供暖还是持续供暖时，假设热 源温度恒定，地板为定值； （２）假设该房间温度与四周的房间空气温度相 同，通过３面内墙及屋顶向外的散热量为０，则３面 内墙及屋顶视为绝热； （３）门窗导热系数大、热惰性小，故将其近似 按稳态传热考虑。 １．１．２初始条件 南昌市冬季室外设计温度为０＝０℃，地板表面设 计温度为ｆｌ＝２４￣２８℃【５１，房间海拔｜ｌｌ＝５０ ｍ。 １．１．３边界条件 由物理模型可见，地板结构层热量传递共有５个 边界。面ｌ是地板上表面与空气及周围表面进行对流 和辐射换热，应分别计算其换热系数，再计算综合换 热系数，属第三类边界条件；面２是外墙与室内外进 行的对流换热，此边界为第三类边界条件；面３是外 窗与室内外进行的对流换热，此边界为第三类边界条 件；面４是３个内墙及屋顶的绝热面，为绝热边界。 １．２数学模型
地板辐射供暖与散热器供暖的比较分析
唐 文１，
周君明２，
彭冬根２
（１．南昌市建筑设计院，３３００３ｌ，南昌；２．南昌大学建筑工程学院，３３００３１，南昌）
摘要：建立南方地区地板辐射供暖房间的物理模型，利用已知条件对地板辐射供暖房间建立数学模型，
通过对模型进行计算，得出地板辐射房间各表面的温度、室内的空气温度以及ＰＭＶ，通过调整地板表面的
温度得出当地板温度为２６℃时室内热环境最舒适。在相同的物理模型下将地板辐射供暖与暖气片供暖进行
比较，比较分析得出散热器供暖房间的平均空气温度比低温地板辐射供暖房间高ｏ．８７￣０．９５℃。 关键词：地板辐射供暖；散热器供暖；ＭＡＴＬＡＢ；ＰＭＶ
中图分类号：ＴＵ２０１．５
ＣｏＡ佃＇ＡＲ ＡＴＩ、，Ｅ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＴＡＮＧ
ｒａｄｉ咖ｒ
ｃｏｍｐａｒｅｄ’ｍｅ ｃ伽叩ａｒａｌｊ｝Ｖｅ锄ａｌｙｓｉｓ
ｍｄｉａｎｔ ｎｏｏｒ ｋ嫩ｉｌ玛ｒｏｏｍ
ｍａｔ ｔｈｅ删ｅ豫ｇｅ
ａｉｒ ｔｅ：ｍ｜ｐｅ髓ｔＩｌｒｅ
ｍｄｉ咖ｒ
ｈｅａｌｉｎｇ ｒｏｏｍ ｍ叽ｔ１１ｅ
ｔｅｍｐｃｒ咖ｒｅ
ｈｉ曲Ｏ．８７～０．９５０Ｃ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍ【ｌｉａｎｔ ｎｏｏｒ ｈｅａｔｉｎｇ；ｍｄｉａｔｏｒ ｈｅａｔｉｎｇ；ＭＡ＝ｒＩ，ＡＢ；ＰＭＶ
收稿日期：２０１６＿０６－ｌｌ
南墙是外墙，一砖半厚（３７０ｍｍ）内面抹灰砖墙；
面３，窗户，中空玻璃窗，尺寸５ｍ×２ｍ，距地面高 度１ ｍ；面４，其余三面内墙及屋顶的温度和发射率相 同，为简化起见，将其看做整体。
Ｅ内
南
Ｌ——』坠——一
图１供暖房间的物理模型
作者简介：唐文（１９６８一），女，江西南昌入，教授级高级工程师，
近年来，随着我国对环境舒适度和对节能的要求 不断提高，人们对地板辐射供暖的意义有了更深刻的 认识。邱林Ⅲ计算分析地板采暖和散热器供暖的特 点得出地板采暖中辐射供热的份额越大，两种供热之 间的差异就越大；马仲元等【２】对两种供暖系统进行
１模型的建立
１．１建立物理模型 辐射采暖房间尺寸为８ｍ×５ｍ×４ｍ，为六个表 面组成的多表面封闭系统，传热管敷设在地板内的 辐射采暖房间。面１，地板，布置加热盘管；面２，
初投资和年运行费用比较，在肯定低温地板辐射供暖
系统的优点后，得出了散热器供暖系统经济性优于地 板辐射供暖系统的结论；董凡和高金月【３】对地板辐 射采暖和传统散热器在设计、舒适度、节能、施工等 各方面进行比较；张淑芬、王向阳和王清洲【４】对住 宅建筑中应用低温热水地板辐射采暖与传统散热器采 暖进行了经济比较。但多数研究者在进行辐射换热计 算时，均以北方冬季室外环境为设计环境，而针对南 方特定环境下的研究较少。基于前人对地板辐射供暖 与暖气片供暖的研究，本文针对南方地板辐射采暖传 热问题进行的分析与研究，使计算模型更符合实际， 为南方供暖设计及运行管理提供更准确的理论依据。
ｃｏｎ删∞ｓ丘，ｒ鞠ｄｉ趾ｔ
ｒｏｌｏｍ ｗｉｔｈ ｍｄｉａｎｔ
ｈｅａｔｉｌ培ｒ０咖ｔｏ
ｗｈｅｎ ｔ１１ｅ
ｂＩｌｉｌｄ ｍａｍｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ，ｍｏｄｅｌ
ｃａｌｃｕｌ撕ｏｎ
ｈｅａｔ
ｒｃｓｌｌｌｔｓ ｄｂｔａｉｎｅｄ ｎｏｏｒ
ｓｕｒｆ．ａｃｅ ｔｅ【ｎｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｄｏｏｒ ａｉｒ ｔｅｍｐｅｒａｔＩｌｒｅ锄ｄ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｎｏｏｒ
文献标志码：Ａ
文章编号：１０００－４７２６（２０１６）１卜０９８０—０４
ＯＦ ＲＡＤＬＵ叮Ｔ ＦＬｏｏＲ
ＨＥＡｌ’聃Ｇ
ＡＮＤ
ＲＡＤ认ＴＯＲ
ＨＥＡＩ’ＤｉＧ
（１．Ｎ雏ｃｈａｎｇ眦ｉｔｅｃｔＩｌｌｍ Ｄｅｓｉ弘Ｉｎｓｔｉｔｕ钯，３３００３１，Ｎａｎｃｈ蛆＆Ｃｈｉ腿；２．Ｓｃｈｏｏｌ
Ａｂｓｔｒ叠ｃｔ：Ａ ｎｏｏｒ
Ｗｅｎｌ，ＺＨＯＵ
Ｊｕｎ－ｍｊｎ９２，ＰＥＮＧ Ｄ０ｎｇ—ｇｅｎ２
ｏｆＣｉＶｉｌ
Ｅｎｇ：ｉｎ∞豳ｇ锄ｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔ啪，
பைடு நூலகம்
Ｎａｎｃｈ蛆ｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉ呗３３００３ｌ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
ｐｌｌｙｓｉｃａｌ ｍ文Ｍ
ｏｆ ｒａｄｉ趾ｔ丑ｏｏｆ ｈｅｍｉＩ培ｒｏｏｍ∞ｕｔｈ’ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｈＵ咖ｍ
１．２．１辐射热阻
１
尘蔓＋墨ｄ＋生三＝¨
１ １一ｓ， １
（３）
五．，４
ｑ４
五，。４
尘三＋尘三＋尘三＋墨ｄ：ｏ
１ １ １－ｓ。
（４）
一．．爿．
五．．４
墨．．４
ｓ。４
式中：正为围护结构内表面温度（Ｋ）；Ｚ为各 表面的有效辐射（Ｗ／ｍ２）；ｑ为表面发射率；瓯，为 各表面的黑体发射率（ｗ／ｍ２）。 １．２．２地板表面对流换热 计算地板表面与室内空气的对流换热时，通常 做法是利用水平板热面朝上的无限大空间自然对流换 热关联式计算对流换热系数，但对任意尺寸的房间， 若忽略一些影响因素，会带来一定程度上的误差。 砥ｌｋｉｓ口１将地板结构层简化成平面肋片模型，提出了 辐射和对流散热量计算方法。计算对流换热量时考虑 到表面发射率、被加热空间的大小、海拔高度和室内 非加热表面平均温度这些因素的影响。