009地板辐射采暖系统节能性分析

地板辐射采暖系统节能性分析河北工程大学任晓芬佟娜娜孟莹摘要本文以邯郸市一新建建筑为研究对象，在假设室内舒适度为0的根底上，对散热器采暖和地板辐射采暖两种供暖方式下的室内平均辐射温度进行计算，分析得出二者差异。同时对两者的耗热量进行比较，结果说明地板辐射采暖系统的节能率并没有到达以往文献中说的20%-30%，仅为6%。关键词地板辐射采暖散热器采暖节能性PMVEnergysavinganalysisofradiantfloorheatingsystemHebeiRenXiaofenTongNanaLiuYuanAbstractThispaperaimsatanewbuildinginHandancity.MeanRadiantTemperatureiscalculatedunderthetwowaysofradiatorheatingandfloorradiantheatingfortheassumptionoftheindoorcomfortof0andthedifferenceisanalyzed.Atthesametimethetwoheatconsumptionarecompared.Theresultshowsthattheenergy-savingrateofradiantfloorheatingsystemdoesnotmeetpreviously20percentto30percentintheliterature,onlysixpercent.Keywordsfloorradiantheating;radiatorheating;energysaving;PredictedMeanVote0引言在已有各种文献中，比较一致的认为，当建筑构造相同时，同样舒适条件下，低温热水地板辐射采暖的室内设计温度比对流散热器采暖的室内设计温度低2～3℃，节省了采暖能耗，节能性较高[1-4]。作者认为仅从室内设计空气温度较低这方面缺乏以说明节能性高，因为虽然室内温度降低了，冷风渗透耗热量会减小，但是辐射采暖系统房间的各壁面温度较之传统方式升高了，外围护结构内外表温度的增加会引起围护结构向外传热量的增加，二者的差值决定系统的节能性，基于目前还没有研究者进行这方面详细的研究，结合以上问题，作者在前述计算模型的根底之上，以PMV为研究起点。选取地板采暖与散热器采暖不同的室内温度,进行节能性问题的分析研究。1建筑物模型选取位于邯郸市一座小高层住宅中标准房间为计算模型，建筑物尺寸为：4.2m×3.6m×2.9m，外墙K=0.6W/(m2·K)，外窗K=2.7W/(m2·K)，屋顶K=0.5W/(m2·K)。表1外围护结构各层材料表材料(由内到外)厚度〔mm〕导热系数λ〔W/(m·K)〕外墙内抹灰200.87混凝土空心砌块2000.22空气层100.026挤塑苯板400.03屋顶混凝土层1201.54屋顶保温层1000.042窗玻璃层5〔玻〕+10〔空气〕+5〔玻〕外墙内外表对流换热系数hn=9.1W/(m2·K)，外外表的hw=25W/(m2·K)[5]。2节能性计算及结果分析地板采暖室内设计温度为16℃,散热器采暖室内设计温度为18℃；室外温度为-3.9℃。M=58.15W/m2，Icl=1.0clo〔在室内穿厚毛衣毛裤〕室内空气流速v=0.06m/s，根据公式[-------------------〔1〕--------------------〔2〕时---------〔3〕----------------------------------------〔4〕式中:相对湿度，%；—服装的根本热阻，；—空气流速，m/s；—人体平均皮肤温度，℃。可得：设室内舒适度PMV=0，将上述各式代入式〔5〕[6]：〔5〕得：------------〔6〕上式为人体热感觉为最舒适的室内环境中与、、及的数学关系。其中，实际上,可由决定，人体通过衣服向外传导的热量以对流换热和辐射换热的形式作用于室内空气及室内各围护结构内外表，如果室内围护结构内外表温度变化，会引起人体辐射换热和对流换热量的自平衡。人体向外导热量不改变，即：是确定不变的。取=23℃〔试验测定〕，=50%；得：当=18℃时〔散热器采暖系统〕，当=16℃时〔地板采暖系统〕，将，，代入〔6〕式中，得：℃---------------------(*)℃-----------------------(**)从(*)和(**)可以看出，散热器采暖系统和地板采暖系统在PMV相同、室内设计温差取2℃的条件下，室内各围护结构内外表平均辐射温度值分别为17.13℃，18.80℃表2各围护结构面积表围护结构南墙南窗西墙北墙东墙顶棚地板面积(m2)7.383.0612.1810.4412.1815.1215.12散热器采暖建筑内围护结构外表温度与室内空气温度差0℃～1.0℃。内围护结构外表温度比围墙内外表温度高1.0℃～2.0℃，由于受到安装在窗下散热器直接加热的影响,外窗内外表温度仅比外墙温度低以此对各外表温度进行试算，解得：，，地板采暖建筑中按照实际测试围护结构内外表温度之间的关系：内围护结构内外表温度比外围护结构内外表温度高2～4℃，外墙内外表温度比窗玻璃内外表温度高2～4℃，非顶层房间顶棚温度较地板温度低2～3℃，据上式解得：，，，，供热房间总热损失由通过外围护结构的传热量和冷风渗透造成的热损失组成，即其中外围护结构传热损失可表示为：---------------------------------------------(7)式中，——外围护结构导热热阻与外外表对流换热热阻，——外围护结构的面积，——外围护结构内外表与室外空气温度差，本地区采暖室外设计温度为-3.9℃[5]。冷风渗透损失可表示为：------------------------------------(8)——换气次数，取0.5——房间容积，——室外空气密度，取1.3；——空气的定压比热，取1.01。1)散热器采暖耗热量外墙耗热量：外窗耗热量：冷风渗透耗热量：总耗热量：2)地板采暖耗热量：外墙耗热量：外窗耗热量：冷风渗透耗热量：总耗热量：3)节能率3结论建筑构造相同，地板采暖系统和散热器采暖系统在室内温差为2℃〔1〕地板采暖平均辐射温度为18.80℃，而散热器采暖为17.13℃。温差为〔2〕地板采暖耗热量比散热器采暖少27.47W，节能率为6%，并没有到达诸多文献中节能率20%～30%。外窗耗热量和冷风渗透耗热量所占总耗热量的比例较大，为了进一步节约能源，应加强外窗气密性和外窗的保温。参考文献[1]王荣光,沈天行,郑维民.太阳能、地热利用与地板辐射供暖.建筑节能，2024，37：54-61[2]亢燕铭,徐慧英.地板辐射供暖的节能效应分析.暖通空调,2001,(4)[3]师奇威,王冰,等.低温地板辐射采暖之我见.制冷空调与电力机械,2024,26(104):63-66[4]王子介.低温辐射供暖与辐射供冷.北京：机械工业出版社，2024.6：2[5]采暖通风与空气调节设计标准GB50019-2024[6]金招芬，朱颖心.建筑环境学,中国建筑工业出版社,2001:101[7][英]D.A.麦金太尔.龙惟定等译.室内气候.上海科学技术出版社.1988:87-8992-95101-104164-17025207-2099490102[8]P.O.Fanger.