一种低温地板辐射采暖系统热工性能的实验研究

1、一种低温地板辐射采暖系统热工性能的实验研究摘要为了推广应用具有节能和热舒适特性的低温地板辐射采暖系统，各种型式的地析辐射系统的热工特性的研究 势在必行。通过对 PTR （改良聚丙烯）管材，等密度双回型 铺高方式的低温地板辐射采暖的实验研究，获得了此系统的 热工特性曲线，反映了流量，散热量，供水温度之间的变化 关系。对比传统的采暖方式 -散热器采暖中的钢制柱式散热器的传热特性，结合实验数据，笔者提由了在供水温度在30 c65 c之间，水系统流量在 0.03M3/H0.60 M3/H时 此种低温地板辐射采暖系统中地板辐射的热工特性计算公式，并将部分实验值与理论计算值进行了对比分析，初步地 验证了此

2、公式的有效性。关键词地板辐射采暖；热工特性；实验研究B、问题的提由低温地板辐射采暖是一种利用建筑物内部地面进行供 暖的系统。在我国，低温地板辐射采暖是一种新兴的供暖方 式。当前，对此系统的热工特性和供热的基本规律的认识尚 不完备和成熟。因此，笔者通过对天津大学环科院的地板地 板辐射采暖系统实验小室(4000cM X2960 CM X2000CM ) 进行了实验研究和分析，希望获得主要热工参数之间的变化 规律，并试图在结合此系统的热工特性实验数据的基础上， 回归由系统热流量与计算对数温差和系统流量的数量关系 (计算公式)。二、实验装置介绍1实验装置平面示意图2系统装置说明本低温地板辐射采暖系统是

3、由热工参数测量子系统,温度控制子系统，地板辐射采暖子系统构成（1）参数测量子系统：由DANFOSS智能化热力参数测量仪完成供回水温 度，水系统瞬时流量和水系统散热量的测量。室内温度由标 准水银温度计测量而得。同时采用红外线温度测量仪测由地 板表面的温度值，以供实验参考。（2）温度控制子系统由四组电加热管（每组热功率2000瓦），调压箱，220 伏特交流电源，电路连接用铜线组成。（3）地板辐射采暖子系统：水箱一个（热源），闸阀（三个）改良聚丙烯（PTR） 管材，实验用水管组成。地板辐射采暖铺设图（一）地板辐射采暖地面做法剖面图（二）a.图一中，地板辐射的 PTR管材的管径为 DN20b.图二中，

4、剖析面从下到上各部分依次为（1）基础地面，（2）聚苯乙烯保温层，（3）铝箔，（4）卵石混凝土，（5） 水平找平层，（6）地板面。3 .实验内容：1 .实验数据采集方案：采用定供水温度变流量法（参考文献4）:通过选定供水温度，调节系统瞬时流量，使流量满足欲先选定值。待系 统稳定后，读取其它测量参数数据。2 .选定数据分布供水温度：65 C, 55 C, 45 C, 40 C , 35 C , 30 C （摄 氏度）流量：0.03M3/H ,0.05 M3/H ,0.10 M3/H ,0.150 M3/H , 0.20 M3/H , 0.30 M3/H , 0.45 M3/H , 0.60 M3/

5、H（立方米 /小 时）4 .数据图表输由：地板辐射采暖系统流量 M3/H （横坐标）-热量KW （从坐标）关系图象（图二）不同的标记线代表不同的供水温度下的测量曲线 *柱式散热器的流量M3/H （横坐标）-热量KW（从坐标）关系图为（图三）参考文献 31 .从图二中，我们直观的可以得由以下结论：水系统流量在0.03 M3/H0.6 M3/H之间变化时，随 着流量的增加，系统散热量对水系统流量的变化量将逐渐减 小。2 .从图表二和图表三”的对比中，我们直观的可以 得由以下结论：参考典型柱式散热器的热工特性，通过图二与图三的 直观对比，笔者发现柱式散热器与地板辐射的热工特性，通 过图二与图三的直观

6、对比，笔者发现柱式散热器和地板辐射 的热工特性相似性。所以，本系统的 Q （系统的散热量）由 AT （计算对数温差）和 G （系统流量）共同决定，即 Q （系 统的散热量）是A T （计算对数温差）和 G （系统流量）的函（系统向供热空间的散热量）=Q0 （系统的散热量）x 0.9定Q1 （向下供热量）为 Q0 （系统的散热量）的10%Q0= Q+ Q1关于AT （计算对数温差）和 G （系统流量）的具体定义见公式一”的说明部分五、数据分析：3 .数据的分析：应用的非线形三元两因素回归方法，在不同标准供水温度下，均均选取 21组测量数据得到-供水温度在30 c 65 c之间，水系统流量在 0.

7、03M3/H0.60M3/H时，管间距 为200MM ,管径为DN 20,埋深为60MM ,管材为PTR （改 良聚丙烯），等密度双回型铺设方式的低温地板辐射采暖系统热工特性的计算公式（参考文献2）:q=a0+a1 ATk1+ a2 AGk2+ a3 ATk3Gk4 公式一其中，a0,a1,a2,a3,k1,k2,k3,k4由实验确定：a0=125315W ; a1=-123247W/ C;a2=-4455J/KG;a3=388J/(KG/ C);k1=01.01;k2=1.61;k3=0.94;k4=0.22;q：系统的单位面积散热量；（q=Q/S） W/M2 ;S:系统散热面积，2.96

8、M2 400M2 ;AT （计算对数温差）=ATgh/Ln（Tg-Tn.c）/（Th-Tn.c）;ATgh = ATg-Th ;G:系统流量，KG/S ;Tg:供水温度C；Th:回水温度C；Tn.c：实测室内温度C。4 .误差分析：通过回归得到公式一的有效性指标：R （相关系数）=0.994 ;剩余标准误差 =11.23 ;最大误差=26.76 ;平均误差=9.93 ; AVGS （平均相对误差）=4.74%表一AT:计算对数温差（C ）G :系统流量（KG/S ）Q1 :测量系统散热量（W）Q2 :计算系统散热量（W）：相对误差（）26.680.00868186.517.8194.5835.

9、030.0422228228.420.228.610.0551845.9279.5818.730.00836255.811028.220.1667300.67204.4221.120.0278104.4107.723.221.470.16692154.1014.680.00814142.924.7系统散热量的随样要点的相对误差的计算表其中：=（Q1-Q2 ） /Q1*100%根据表一的数据显示，相对误差 <；15%5 .误差分析结论：由1和2可初步验证公式一”的有效性六.实验结果：1 .获得了不同供水温度下地板辐射采暖系统流量M3/H （横坐标）-热量KW （纵坐标）关系图，得由此种低温地

10、板辐射采暖水系统流量在 0.03M3/H0.6 M3/H之间变 化时，随着流量的增加，系统散热量对水系统流量的变化率 将逐渐减小，即当流量较大时，系统的量调节能力变弱的实 验结论。2 .通过与柱式散热器的对比分析，获得了供水温度在30 c65 c之间，水系统流量在 0.03 M3/H0.60 M3/H 时, 管间距为 200MM ,管径为 DN20 ,埋深为 60MM ,管材为 PTR （改良聚丙烯），等密度双回型铺设方式的低温地板辐 射采暖系统热工特性的计算公式并初步验证了公式的有效 性。为此种低温地板辐射采暖系统的设计计算提供了依据。七、实验研究展望1 .扩大流量测量范围，获得此种低温地板辐射采暖系 统的全面数据，重新拟合测量数据，简化计算公式同时保证计算公式的有效性。2 .由于，在地板辐射中，总的系统散热量最多有 50% 是以辐射方式进行的（参考文献2）,而传统散热器采暖系统 中，以辐射方式散曲的热量占总散热量的比例很小。所以， 低温地板辐射采暖系统与传统散热器采暖系统的传热计算 在质的相似性中，存在着不同传热方式之间的散热量分布的 量的显著差异。因此，建立标准低温地板辐射采暖系统的实验台，开展多种型式的低温地板辐射采暖系统的热工特性的 实验研究有其自身的特殊意义。参考文献1 .王荣光，低温地板辐射采暖，煤气与热力（天津）V01