地板采暖室内热环境的数值模拟分析及实验研究

摘要

冬季采暖的基本任务是加热室内空气，使之满足人体舒适与健康的要求。人体对环境温度的感知取决于室内空气与人体的对流换热和围护结构内表面与人体的辐射换热的共同作用。因此，模拟室内环境导热、对流与辐射的耦合换热过程，认识采暖房间温度场、速度场等参数的基本特性是我们控制与调节采暖房间室内环境的途径与理论基础。 低温地板辐射采暖是一种舒适、节能的采暖方式。本文以传热学理论为基础，建立了低温地板辐射采暖过程的三维数学模型，确定出该过程的初始条件及边界条件，从而得到该过程完整的数学描述和控制方程。并以采暖房间为研究对象，以CFD模拟软件Airpak为工具，分别对采暖房间采用地盘管、风机盘管两种末端装置进行实验研究，同时也对二种采暖方式的表征室内热环境的参数进行数值模拟，对比分析了采暖房间室内各参数分布的异同，以期加深对采暖房间室内环境的认识，从而得到地板辐射采暖方式更舒适的结论。 除此之外，本文还对上海市生态建筑办公示范楼一楼展厅的冬季采暖、夏季空调、春秋季通风三种工况下的室内热环境分别进行模拟计算，以期对其冷热源系统的全年工作性能进行预测，并能根据该预测结果对整个系统做出相应的调整和改进。 最后以采暖房间为对象，对地板辐射采暖系统能耗进行定性分析，并从经济性、节能性、能量利用率三个方面与上海地区普遍使用的热泵采暖系统进行比较，以期得到地板辐射采暖系统更优的结果。