冷暖地板及其发展动向

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1、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。关键词：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

2、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

3、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，2·℃）；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

4、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。水经过盘管后自身热焓变化量为Q1′=cm（tf2-tf1）（7）式中m为管内水的质量流量，kg/s。由能量守恒有：Q1=Q1′（8）2.2管壁与地板表面的换热管壁经覆盖找平层、装饰层与地板表面的换热属于导热换热。可用下列二维稳态导热微分方程求解换热量Q2：(9)求解的边界条件是管壁温度tb和地板表面温度t2；t2·K4)；T·℃)；L为特征尺寸，m。对冷地板，L为地板两邻边边长的平均值；对热地板，L为面积与周长之比。地板表面与房间空气的对流换热量Qc为：Qc=αL（tf1-ta）F1（

5、14）式中ta为室内气温，℃。地板表面与房间空气的对流换热热量Q3为：Q3=Qr+Qc（15）通过上述公式的计算显示，在各因素中，地板环境平均辐射温度Tr对房间冷（热）负荷影响最大，在常温下Tr降低或升高1℃，冷（热）负荷将增加或减少5﹪以上，人体表面也是以复合换热的方式散热的，在这样的环境下工作，当为同一室温时，冬季t.3地板供暖的节能地板供暖舒适性分析地板供暖除了节省房间有效面积、便于房屋装修布置等优点以外，最突出的特点就是其舒适性和节能性。地板供暖系统采用的热媒可用热水、蒸汽、空气和电，为了保证节能的需求，应首选热水，与建筑结构结合的地板供暖系统，用热水加热时温升慢，混凝土板

6、不易出现裂缝，可采用集中质调节；用蒸汽作热媒时，温升快，混凝土板易出现裂缝；用空气作热媒时，要将楼板内的空腔作风道，使建筑结构厚度增加；用电加热的辐射板，板面温度容易控制，调节方便，但要消耗高品位电能，这将不符合可持续发展的思想。我国的节约能源法中指出，节能应包括可再生能源和新能源的开发和利用。在新疆地区的地板供暖系统中，多采用建设部推荐的无规共聚聚丙烯（PP-R）管，采用这种管材最高供水温度不宜高于55℃，故为其提供的热源可以是废热和可再生能源的低品位热能，我们将对地下水、太阳能、土壤热量及热泵进行开发利用。又由于地板表面温度低，落到地板的灰尘被烤糊升华而污染环境的可能性减少，室

7、内的洁净度增高，环境卫生条件优越。4地板供冷的应用地板供暖系统用于夏季降温是容易想到的。50年代末，有关的概念已提出，主要是认为，地板供冷采用辐射降温为主，可以减少人体辐射散热，提高对流和蒸发散热以增强舒适感。地板供冷技术一般认为，地板供冷的冷水温度应控制在16~18℃，水温太低时，会导致地面结露，同时会使脚部感觉不舒适。此时，依环境温度的不同可使室温降低3~5℃。在干燥的新疆地区，d=7g/kg干，tL=8.5℃，故水温降低到13℃而不至于结露，此时降温效果大大增强