低温热水地板辐射采暖模拟与分析11903.docx

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3、用Fluuentt软件模模拟计算算了室内内空气速速度及温温度场，分分析了速速度及温温度的分分布状况况及形成成的原因因。关键词：地地板辐射射 温度度场 FFlueent 模拟1引言由于低温热热水地板板辐射采采暖房间间与其他他类型采采暖房间间的热过过程差别别，造成成其室内内热环境境异于其其他供暖暖房间。在在封闭的的供暖房房间里，室室内空气气被散热热器部件件加热后后，在温温差产生生的热压压作用下下形成自自然对流流场，影影响室内内空气温温度分布布。低温温热水地地板辐射射供暖的的散热部部件为整整个地面面，温度度较低、且且分布较较均匀，室室内辐射射作用明明显，在在较低的的空气温温度条件件下也可可以达到到同

4、样的的室内舒舒适性。此此差异使使得在设设计计算算该类供供暖系统统以及评评价热环环境时，应应采用区区别其它它供暖的的方法和和参数。本本文利用用自然对对流空气气湍流流流动与传传热理论论，对低低温热水水地板辐辐射连续续供暖房房间室内内空气温温度场进进行研究究，建立立室内空空气和各各围护结结构内表表面热平平衡方程程，对室室内各内内表面平平均温度度和室内内空气平平均温度度进行研研究，分分析在某某一地板板表面温温度和室室外温度度条件下下，地板板辐射采采暖房间间室内温温度分布布和热舒舒适性。2模型建立立2.1物理理模型图1为室内内空气温温度场数数值模拟拟物理模模型，图图中长方方体房间间的中心心为坐标标原点，

5、xx方向坐坐标从2.11m到2.11m；yy方向坐坐标从-1.88m到1.88m；zz方向坐坐标从-1.335m到到1.335m，外外墙厚度度为0.47mm。图1 室内内空气温温度场模模拟物理理模型2.2数学学模型2.2.11假设条条件11：（1）考虑虑温差形形成的浮浮力作用用，忽略略门窗渗渗透风和和人员活活动等因因素对流流场的扰扰动；（2）房间间内无其其它内热热源，并并将外窗窗热损失失平均到到外墙上上，房间间内各壁壁面温度度均匀。2.2.22数学方方程2.2.22.1控控制方程程（1）质量量方程 （11）式中：、速度在在x、yy、z方方向的分分量，mm/s。（2）动量量方程 （22） （33

6、）（4）（2）、（33）、（44）式中中，左侧侧为对流流项，右右侧前两两项为扩扩散项，、为为源项， （5） （6） （77）式（7）右右侧最后后一项为为考虑温温差产生生的浮升升力作用用，采用用Bouussiinessq假设设修正项项。为有有效扩散散系数， （88）式中：气气体的动动力粘度度系数，kkg/(Smm)。为考虑流场场中湍流流脉动作作用形成成的附加加粘度扩扩散系数数，因研研究对象象Re数数低，该该项包括括湍流扩扩散系数数和分子子扩散系系数两部部分： （9） （100）其中， （111）式中：经经验系数数；湍湍流脉动动动能；单位位质量流流体脉动动动能耗耗散率。（3）能量量方程 （122）

7、 （113）式中：空空气的导导热系数数，W/(m K)；空空气的热热容，kkJ/(kgK)；经验验系数。源项包括内内热源 （144）以上方程中中引入了了和，方方程组不不再封闭闭，需要要引入和和的控制制方程。（4）方程程 因因研究对对象Ree数低，在在控制方方程中，壁壁面附近近脉动动动能耗散散为各项项异性。其中： （155） （116）（5）方程程 （117）其中， （188）以上方程中中，。2.2.22.2边边界条件件其它表面： ，； （119）外墙表面： ，。 （220）3 模拟计计算模拟房间为为某住宅宅楼，计计算房间间的相关关参数如如表1所所示，模模拟软件件采用FFlueent2软软件中的

8、的3D求求解。相相关模拟拟计算所所需参数数如表11所示。表1 计算算房间相相关参数数房间类型卧室房间外墙数数1面北外墙墙房间尺寸（mm3）4.233.62.77外墙传热系系数（WW/m22）0.93地板表面平平均温度度（）33.733室外温度（）-9南墙内壁平平均温度度（）30.499顶棚表面平平均温度度（）30.399东墙内壁平平均温度度（）30.344西墙内壁平平均温度度（）28.699建立地板辐辐射采暖暖房间的的三维网网格，外外墙为第第三类边边界条件件，与室室外空气气进行对对流换热热，其它它表面为为定壁温温，地板板表面与与其它表表面进行行对流和和辐射换换热。图图2为xx=0剖剖面空气气流

9、速矢矢量图，图图3为zz=0剖剖面速度度矢量图图。图2 x=0剖面速度矢量图3 y=0剖面速度矢量由图2可见见，地板板表面温温度较高高，热空空气向上上流动，冷冷空气向向下流动动，冷空空气到地地板附近近被加热热，继续续向上运运动，因因此形成成旋流。图图中左侧侧为外墙墙边界，室室内空气气通过外外墙与室室外空气气进行换换热，所所以空气气流速较较大，形形成的旋旋流比内内墙侧旋旋流流速速大。图4 z=0剖面速度矢量图5 北外墙内表面温度分布曲线由图3可见见，由于于西墙表表面温度度低于东东墙表面面温度，所所以左侧侧（西墙墙侧）旋旋流较右右侧（冬冬墙侧）旋旋流速度度大。由图4可以以看出，空空气流速速最大点点

10、并不在在地板表表面中心心处，而而是靠近近较暖的的两面内内墙。图5为北外外墙内表表面温度度分布曲曲线。图图中横坐坐标为地地板表面面，纵坐坐标为距距地板表表面的垂垂直距离离。由图图可以看看出，距距离地板板较近处处，温度度较高，随随着高度度的增加加，外墙墙表面温温度逐渐渐降低；而且由由于西墙墙表面温温度较低低，所以以外墙表表面左侧侧温度低低于右侧侧。图6至133给出了了垂直于于z轴剖剖面的室室内温度度分布曲曲线，图图中x轴轴为边界界为南墙墙，y轴轴边界为为西墙。 图6 z=-1.25剖面温度分布曲线图7 z=-1.0剖面温度分布曲线图8 z=-0.8剖面温度分布曲线图9 z=-0.5剖面温度分布曲线

11、图10 z=0剖面温度分布曲线图11 z=0.5剖面温度分布曲线图12 z=0.8剖面温度分布曲线图13 z=1.0剖面温度分布曲线由图6至113可以以看出，随随着距地地板表面面垂直距距离的加加大，水水平面的的温度逐逐渐降低低，而且且同一水水平面内内温度分分布不均均匀，由由于距离离外墙和和外窗较较近处，由由于受冷冷空气流流的影响响，温度度波动不不规律，所所以，最最高点温温度并不不是出现现在地板板中心，而而是靠近近两面较较暖的内内墙。图18 x=0剖面温度分布曲线图19 x=1.0剖面温度分布曲线图16 y=1.0剖面温度分布曲线图17 x=-1.5剖面温度分布曲线图14 y=-1.0剖面温度分

12、布曲线图15 y=0剖面温度分布曲线图14、115和116为垂垂直于yy轴剖面面室内空空气温度度分布曲曲线。图图中x轴轴为地板板表面，yy轴为距距地板表表面的距距离。图图17、118和119为垂垂直于xx轴剖面面的室内内空气温温度分布布曲线，图图中右边边界为外外墙表面面。由图1419可可见，靠靠近西墙墙的室内内空气温温度较低低。而且且靠外墙墙越近的的剖面，温温度越低低，这主主要是受受外墙冷冷空气的的影响所所致，与与实际测测试中室室内空气气的温度度分布规规律相同同。由图17、118和119可以以看出，随随着距地地板表面面距离的的增加，室室内空气气温度逐逐渐降低低，但变变化不大大，与实实际测试试的

13、室内内垂直方方向空气气温度分分布规律律相同。4结论1、建立了了地板辐辐射采暖暖房间室室内空气气温度场场三维稳稳态物理理和数学学模型，利利用Flluennt软件件模拟计计算了室室内空气气速度及及温度场场，分析析了速度度及温度度的分布布状况及及形成的的原因。2、模拟结结果表明明，室内内空气温温度随着着距地面面越远，温温度逐渐渐降低，而而且同一一水平面面内温度度分布不不均匀，靠靠外墙越越近的剖剖面，温温度越低低，但变变化不大大。参考文献1 刘刘艳峰. 地板板供暖设设计与运运行基础础理论研研究. 西安: 西安安建筑科科技大学学, 220044.2 韩韩占忠，王王敬，兰兰小平. FLLUENNT流体体工程仿仿真计算算实例与与应用. 第一一版. 北京:北京理理工大学学出版社社, 220055.第一作者及及通信地地址：徐颖，女， 19881年11月生生，助教教，地址址：东北北石油大大学土木木建筑工工程学院院，邮政政编码：16333188，电话：13770466617795，传传真：（004599）655034441，E-mail:wangzhonghua0725163.