翁雯

【摘要】如今，低溫?zé)崴匕遢椛涔┡殉蔀槎镜闹饕┡绞街?，熱傳遞卻還存在著許多不穩(wěn)定的地方，為更好的利用能源和提高人體舒適度，本文利用有限單元法計(jì)算不同空間運(yùn)用各種地面材料的熱量傳遞大小的數(shù)據(jù)和ANSYS軟件對(duì)三種地暖布管方式的分析數(shù)據(jù)，得出最佳的地暖布管方式、地面填充材料和空間環(huán)境尺度以供參考。

【關(guān)鍵詞】低溫供水地板輻射供暖;空間熱傳遞;地暖布管

隨著國(guó)家政府對(duì)節(jié)能，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的呼吁，許多地區(qū)都選擇采用低溫輻射地板采暖替代早期傳統(tǒng)的管道采暖。輻射傳熱不但最大限度地減小了供暖區(qū)域內(nèi)的溫差，自下而上均勻的溫感提高了人體舒適度，維修費(fèi)用也低于傳統(tǒng)管道采暖方式。但目前，地板輻射供暖無論從設(shè)計(jì)、施工到使用，尚存在著一些問題，希望本文的數(shù)據(jù)分析能對(duì)地板輻射供暖的應(yīng)用提供一些參考。

1、低溫供水地板輻射供暖布管方式

低溫?zé)崴匕遢椛涔┡且詿彷椛涞男问絺鬟f熱量到空間內(nèi)各個(gè)區(qū)域，布管主要是S形布管（圖1）、回字形布管（圖2）和綜合布管三種方式。在SOLIDWORKS完成簡(jiǎn)單的空間建模后與ANSYAS連接，劃出應(yīng)用區(qū)域、調(diào)節(jié)邊界條件，包括加熱管管徑，水溫及室溫，以常規(guī)墻體厚度為例，通過MIXTURE用多相流和湍流的流動(dòng)模型對(duì)其空間溫度和空間熱流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并用熱傳導(dǎo)遵循空氣運(yùn)動(dòng)方程：

和基本熱量方程

結(jié)果如下：

（1）使用 S 形方式鋪管時(shí)，空間環(huán)境的溫度變化相對(duì)均勻，主要以鋪管為中心的傳熱，呈扇形向四周發(fā)散。而使用 回字形方式鋪管時(shí)，比使用S形方式的散熱更加均勻，并且傳熱的死角更少。

（2）在0.5～1.8m的空間環(huán)境中，S形鋪管溫度比回字形鋪管溫度更高，在使用時(shí)，空間中的溫差較大，因此回字形鋪管方式更貼近人們對(duì)空間整體舒適度的需求。

（3）空間熱流測(cè)試中，相同空間中采用 S 形鋪管時(shí)，空間內(nèi)熱流流速約為0.15 m/s，采用回字形鋪管時(shí)，空間內(nèi)熱流流速約為 0.18 m/s，所以采用回字形鋪管方式可以讓人體更快的感覺到空間的回暖[1]。

2、低溫供水地板輻射供暖的水溫調(diào)節(jié)

用DEST對(duì)照實(shí)際居民樓的地板輻射供暖進(jìn)行了模擬，以簡(jiǎn)單的一室兩廳構(gòu)建了單元空間面積的熱傳遞，設(shè)定了相對(duì)室外溫度，在滿足人均最小室內(nèi)外通風(fēng)量為30m3/（h·P）和人體散熱約80W/人的條件下，得出房間的不同朝向的傳熱系數(shù)（表1）。結(jié)合地板各層結(jié)構(gòu)參數(shù)（表2），在室內(nèi)房間的內(nèi)擾參數(shù)相對(duì)一致的情況下，利用室內(nèi)白溫度與熱傳遞的對(duì)應(yīng)關(guān)系：q-f（t_0 ），（q是建筑單位面積熱負(fù)荷，W/m^2;t_0是室外大氣的溫度，℃），計(jì)算輸出得：q=f（t_g ），（q 是地板輻射供暖單位面積供熱量，W/m^2，t_g是 地埋管的供水溫度，℃）。

在冬季低溫供水地板輻射供暖的熱傳遞大小在1.5～38.6 W/m2 之間。

（2）在室外環(huán)境溫度t0≤-4℃或t0≥12 ℃時(shí)，供水溫度只存在小幅度變化，在保證人體舒適度的情況下，可將低溫供水設(shè)備設(shè)為三個(gè)階段：

第一階段：t0≤-4℃時(shí)，以 48 ℃作為供水溫度。

第二階段：-4℃

第三階段：t0≥12 ℃時(shí)，以 34 ℃作為 供水溫度[2]。

3、低溫供水地板輻射供暖的其它因素

在實(shí)際生活中，環(huán)境建設(shè)不如軟件虛擬建設(shè)那么完美，也存在著太多不可控因素，為了保證地暖的使用，還應(yīng)從施工工藝、施工管理等方面盡可能的消除對(duì)空間設(shè)備的影響[3]。

（1）地面施工時(shí)應(yīng)盡量避免以下常見通病，如地暖地面的標(biāo)高過高、地暖地面空鼓、地面出現(xiàn)不規(guī)則裂紋、地面界條處裂縫等等。

（2）選用的材料應(yīng)符合要求，例如管材的外徑、最小壁厚及允許偏差應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，絕熱板材宜采用聚苯乙烯泡沫塑料，其物理性能應(yīng)滿足密度不應(yīng)小于20kg/m、導(dǎo)熱系數(shù)不應(yīng)大于O.05W/（m.K）、壓縮應(yīng)力不應(yīng)小100kPa等標(biāo)準(zhǔn)。

（3）地暖鋪設(shè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制管道間距、管道固定、彎曲弧度、管道接頭等節(jié)點(diǎn)，并且做好成品保護(hù)，嚴(yán)禁踩踏、碾軋?jiān)斐晒艿榔茐摹?/p>

（4）管道敷設(shè)完成后應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍，但不小于0.6Mpa，穩(wěn)壓1小時(shí)內(nèi)壓力降不大于0.05（下轉(zhuǎn)158頁）（上接156頁）Mpa，以保證地暖后期的運(yùn)行。

結(jié)語：

在低溫供水地板輻射供暖的熱傳遞的計(jì)算分析中，運(yùn)用SOLIDWORKS建模與ANSYAS實(shí)相模擬，MIXTURE對(duì)空間溫度和空間熱流速度監(jiān)測(cè)，再用DEST以實(shí)際居民樓為例，分析了采暖模式、水溫調(diào)節(jié)及室溫的影響規(guī)律。同時(shí)，為了保證供暖設(shè)備的正常，提出對(duì)地面、管道、施工等其他影響因素的要求，為了提供更舒適的生活環(huán)境和更合理的利用能源，供實(shí)際工程建設(shè)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴桂梅.地暖地面質(zhì)量通病原因分析與預(yù)防措施[J].建筑工人，2016，37（01）：14-15.

[2]耿夏日.空氣源熱泵結(jié)合低溫?zé)崴匕遢椛涔┡Ч芯縖D].河北科技大學(xué)，2019.

[3]單朝，崔明輝，耿夏日.空氣源熱泵結(jié)合熱水地板輻射采暖系統(tǒng)研究[J].供熱制冷，2019（03）：42-44.