毛细管地面辐射供暖性能参数研究

摘要

当代社会经济发展迅速，人们对舒适性的要求也越来越高。毛细管网辐射系统作为一种新型的空调末端，有着高舒适性、节能效果好等特点。但现有的规范和技术手册中并没有对毛细管网辐射系统的选型参数表，工程上主要依靠经验进行选型。工程设计人员无法准确的把握毛细管网辐射末端的换热能力，导致房间内出现过冷、过暖现象，降低热舒适性的同时还增加了能量损耗。因此本文拟通过数值模拟与实验验证结合的方法，对不同参数下毛细管网地板辐射系统的换热特性进行研究，并最终确定冬季毛细管网辐射供暖系统的选型参数表。
　　本文通过详细传热分析，找出了影响毛细管网地板辐射供暖系统传热的关键要素，并对它们之间的关系进行了探究。在了解传热原理和软件原理的基础上，利用CFD模拟软件对采用毛细管网地板辐射供暖系统的房间进行数值模拟。再搭建毛细管网供暖、供冷实验台对该模型的准确性进行了实验验证。
　　然后利用验证过的模型对供水温度、管内水流速、管间距、填充层厚度、结构层厚度、结构层材料和室内空气温度等参数逐一进行单因素分析，得出它们各自的与毛细管网单位面积换热量的定性以及定量关系。
　　研究发现，地板毛细管网的换热性能在供水温度低于32℃时下降过快，且将低于30W/m2。而供水温度高于38℃时，毛细管网的单位面积散热量上升趋势不显著，因此工程上建议供水温度的取值范围胃32-38℃；毛细管网的单位面积散热量在管内水流速低于0.05m/s时下降过快，且无法满足室内负荷的需求。当管内水流速高于0.2m/s时，提高流速对毛细管网的换热能力影响很小，所以工程上宜取管内水流速为0.05-0.2m/s。当管间距大于50mm时，继续增大管间会使毛细管网换热能力严重下降，而小于20mm的管间距会对换热能力无明显影响且会增加施工成本，因此建议工程上管间距在20-50mm间进行选择。当室内设计温度高于18℃时，毛细管网的供热能力下降较快，因此采用毛细管网地板辐射供暖房间的冬季室内设计温度宜取16-18℃。
　　利用Matlab软件等方法对影响毛细管单位面积换热量的参数进行多因素分析，得出了多因素影响与毛细管网换热量之间的定量关系，最终得出了反应毛细管网单位敷设面积的供热量受供水温度与管内水流速共同影响的毛细管网地板辐射供暖系统的基本选型参数表以及管间距、地板厚度、地板材料、室内设计温度等修正参数表。

目录

1 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外发展、研究现状

1.3 本文主要研究目的及研究内容

1.4 本章小结

2 毛细管辐射空调系统概述

2.1 毛细管网辐射末端介绍

2.2 毛细管网供暖系统的优缺点

2.3 本章小结

3 地板毛细管网辐射供暖的模型及模拟

3.1 毛细管网传热模型的传热分析

3.2 CFD基础理论介绍

3.3 毛细管网地板辐射供暖模型的模拟

3.4 本章小结

4 毛细管网地板辐射供暖系统的实验验证

4.1 实验条件介绍

4.2 实验仪器及误差分析

4.3 实验内容与结果

4.4 本章小结

5 模拟结果分析及选型参数表

5.1 不同参数对系统换热的影响

5.2 多因素的影响

5.3 制定选型参数表

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文主要结论

6.2 存在的不足与展望

致谢

参考文献

附录

A. Matlab编辑及运行程序

B. 热电偶校正对照表