冷暖地板及其发展动向

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。关键字：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：Q1=αF△tm（1）式中α为管内对流换热系数，W/（m2·℃）；Fd为管壁面积，㎡；△tm为对数平均换热温差，℃，△tm=（tf2-tf1）/ln[（tb-tf1）/（tb-tf2）]（2）式中tb为管壁温度，℃；tf2，tf1分别为进出水温度，℃。取水的特性温度tma为tma=tb±△tm（正为通热水、负为通冷水）（3）按tma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αd，Re=ud/ν（4）ad=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：Prb为按管壁温度查取的水的普朗特数。改水经过盘管后宜自身热焓变化效量为超Q捆1葬′冠=c况m该（啦t矛f2驴-t敢f1等）弃尿（矮7耀）如式把中缎m拔为管内水的质名量流量副，独kg/围s卡。按由能量守恒有芳：道Q软1卸=Q裂1巾′斥（累8测）额2.2功途管壁与地板表推面的换热桌管壁经覆盖找俯平层、装饰层酱与地板表面的杠换热属于导热忌换热。可用下勾列二维稳态导画热微分方程求测解换热碗量牙Q筝2腔：(9)购求解的边界条方件是管壁温包度悔t吸b鞠和地板表面温时度翠t调w1售。聋2.3云罢地板表面与房志间的换热让地板表面与房误间的换热包括扣辐射与对流两泛部分。为了计俩算地板表面与丘房间的辐射换资热，建攻立管“吊地板环境平均简辐射温责度草”劣的概念。地板矮环境平均辐射掘温状度乞t贞r腥′撞是与地板进行尽辐射换热的各暂表面温度的加狸权平均值，即姑t套r柱′模=潜（潮1洽0隙）总式奖中档F屿i芝为除地板面霉积搅F温1洗以外的室内表冬面队i燃的面积括，逗m蚁2土；灿t礼wi位为表唱面湾i谢温度。签地冲板哗F铅1第与其它所有表完面芦F岩2仆构成封闭的辐各射换热空间，昆辐射换包热禾Q助r狭可用下式计算泽：属Qr=静造（病1豪1街）厦式目中屠σ刮b捞为斯蒂芬一波俯耳兹曼常数，辟又称黑体辐射趟常数扮，纳σ去b虑=5.67×虏10稳8采W/(m揭2惯·K叮4诱)阻；烤T米w1叉,马ε奸1届分别是地板表青面热力学温度境和表面发射率亿；纳T确r之，迅ε虚2玩分别是室内其乞它表面的热力钢学温度和表面此发射率。绸地板与室内空岸气的换热，若努忽略人员设备骤对空气的扰动梁，可视为自然蛛对流换热。夏碍季为冷面朝上膨的冷地板；冬巴季是热面朝上良的热地板。计链算自然对流换弃热，先确定努弊谢尔特哲数厅N糖u浮，小Nu=示C白（蚁Gr·P播r紧）到n胁（途1偿2鱼）胆式姿中拉G鹰r废是格拉晓夫数寨；皂C曾，摇n检为实验常数，辩对于冷地板锁，何C=0.5眠8影，削n=1/5狭买（俯Gr·Pr=证10狼5耽~10钥11焰）晕对于热地板同，红C=0.5晒4跑，抓n=1/4羡乐（甲Gr·Pr=斧2×10妙4盲~8×10南6牛）磨C=0.1订5蛋，公n=1/3杆绒（乱Gr·Pr=遍8×10懒6嚷~10到11蒸）玻地板表面对流油换热系讯数健α慰L淹，肚α土L泼=N垮u骡λ基/L霸罚（花1摸3欠）卷式毛中纲λ叔为空气导热系货数凭，初W/(m丢·华℃狐)议；麦L亚为特征尺寸杰，炎m吩。对冷地板站，沾L锋为地板两邻边详边长的平均值费；对热地板衬，倾L嘱为面积与周长扣之比。地板表烟面与房间空气恩的对流换热显量代Q瓦c辜为：归Qc该=细α俘L习（雅t则f1俘-t抽a至）须F摩1悉妥（稼1盈4属）睛式周中份t晶a灶立为室内气温举，持℃固。莫地板表面与房烦间空气的对流援换热热卵量苍Q亦3熔为：滤Q灶3歌=Qr+Qc轨隙（酬1啄5己）汁通过上述公式同的计算显示，符在各因素中，甲地板环境平均葛辐射温辜度衡T条r武对房间冷（热冶）负荷影响最象大，在常温雁下约T失r贵降低或升高群1凉℃丢，冷（热）负赵荷将增加或察减损少匪5晴﹪寸以上，人体表坛面也是以复合待换热的方式散猜热的，在这样从的环境下工作摔，当为同一室坡温时，冬友季摆t罪w蛙﹥骑t绕a尾使人获得比较侮多的辐射热量睡，而夏覆季诊t影w赖﹤流t劣a晕使人获得比较蝴多的辐射冷量略，增强人体舒锐适感收[5]明上述计算过程命编成程序，即诉可在计算机上禁分析管径、管迈间距、覆盖层兔厚度等冷暖地故板构造参数，辩以及水温、水绵量等远行参数灿对冷暖地板换捉热量和表面温我度的影响，帮玉助冷暖地板设伸计和运行的优乏化。渗通过水量和进耳出水温度，可们将冷暖地板与较地下蓄热系统陶耦合起来，分由析研究地下蓄庙热系统冷热联墓供的动态特性做，优化系统的屋设计和运行。蕉3甘离地板供暖的节广能甘地板供暖舒适滥性分析地板供爬暖除了节省房域间有效面积、迷便于房屋装修砍布置等优点以益外，最突出的沟特点就是其舒臣适性和节能性脸。艳地板供暖系统物采用的热媒可惹用热水、蒸汽雄、空气和电，傍为了保证节能创的需求，应首绢选热水，与建搞筑结构结合的温地板供暖系统走，用热水加热搏时温升慢，混作凝土板不易出脱现裂缝，可采巨用集中质调节营；用蒸汽作热粉媒时，温升快结，混凝土板易胜出现裂缝；用漂空气作热媒时兆，要将楼板内荣的空腔作风道组，使建筑结构示厚度增加；用拐电加热的辐射壳板，板面温度办容易控制，调苏节方便，但要俯消耗高品位电解能，这将不符女合可持续发展建的思想。我国速的节约能源法净中指出，节能惯应包括可再生讯能源和新能源笼的开发和利用候。梯在新疆地区的语地板供暖系统绍中，多采用建吴设部推荐的无办规共聚聚丙烯骡（见PP-灯R寿）管，采用这盗种管材最高供成水温度不宜高云于帅5开5赠℃狮，故为其提供备的热源可以是挡废热和可再生贸能源的低品位右热能，我们将瓦对地下水、太档阳能、土壤热潮量及热泵进行缠开发利用。又祥由于地板表面偿温度低，落到革地板的灰尘被渗烤糊升华而污爆染环境的可能招性减少，室内恰的洁净度增高营，环境卫生条谣件优越。盲4趴牺地板供冷的应碗用骨地板供暖系统垄用于夏季降温帽是容易想到的疗。陕5猪0向年代末，有关椅的概念已提出蜓，主要是认为留，地板供冷采签用辐射降温为虏主，可以减少允人体辐射散热纽，提高对流和里蒸发散热以增漠强舒适感艳。决栽地板供冷技术脚一般认为，地茎板供冷的冷水走温度应控制掠在朴16~押1桨8液℃威，水温太低时嗓，会导致地面座结露，同时会流使脚部感觉不望舒适。此时，汤依环境温度的谋不同可使以室温降毙低颗3~悲5金℃非。在干燥的新添疆地区舌，集d=苹7g敬/kg告干肤，逝t肆L逼=艘8.塔5敬℃卡，故水温降低撑到技1斤3水℃砌而不至于结露行，此时降温效催果大大增强。弦无需配置其他映空调手段，单承用地板供冷就悔能满足夏季舒逃适性的要求。崇由于地板温度稀较低，使用这寺种系统需要对黑脚部保暖，经怒测试对穿鞋者惩影响很小。亡常用冷源有以兼下几种缓：戒①落垒新疆地区地下历水约披为勺12馆-1拨8饼℃旁，可以用井水则或地下水作为歉冷水，价格特宾别低廉森。已②舒热泵，由于可哭制益冷递/歉热，特别适合寇地板普冷鱼/静暖系统，且使披用可靠民，什80愈%讽以上的系统采刚用热泵作冷源甚。大多用空圣气陵/惠水热泵，有时浓也使用掉水拐/铃水或制冷坡剂够/栋水热泵陕。祝③霉工艺过程中产喜生的温度适合塘的水。停[4]5结论车本文建立的冷伍暖地板换热数感理模型，将冷症暖地板换热过锅程分解膝为旋3扫个阶段。在此逮基础上形成了袍冷暖地板换热俭性能的分析方万法。这一分析掩方法是按室内帅空气处于自然帝流动状态，与娘冷暖地板间的做换热为自然对统流换热处理的楚。还可以用于炼分析冷地板的氧舒适与卫生、总表面防结露、惰设计与运行参此数的优化等问刊题。丽[2]加地板供暖具有巴舒适、节能、无维护使用简便益、寿命长、不遮占室内面积等运优点，随着建浴筑保温程度的践提高和管材质目量及施工水平完的提高，使用泪日益广泛。由凤于地板供暖系钉统与生活热水齐往往使用同一描热源，可节省恼设备投资，有泳利于系统布置脊。对于新疆夏沈季不太炎热、塞较为干燥的地倍区或仅要求一敌定程度降温的叔场合，使用夏即季地板供冷是棉适宜的。参考文献免1赴[极匈援]L.匆醉巴赫基，傅忠狱诚，等劳译馋