地板輻射采暖室內(nèi)溫度場數(shù)值模擬

李貴燕 羅 勇

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 渭南 714000；石家莊鐵道大學(xué)， 河北 石家莊 054300）

0 引言

地板輻射采暖是一種優(yōu)良的房間采暖方式。通過Fluent軟件來模擬地板輻射采暖室內(nèi)溫度場，從而了解地板輻射采暖房間及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布情況。利用Fluent軟件對某地板輻射采暖房間室內(nèi)及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度場合速度場的數(shù)值模擬，分析研究地板輻射采暖房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布、室內(nèi)空間溫度分布、速度分布等問題。為地板輻射采暖房間的設(shè)計和實施提供一定依據(jù)。

1 地板輻射采暖的數(shù)值模擬

1.1 制定模型邊界條件類型

模型對象為一面外墻三面內(nèi)墻的供暖房間，建立地板輻射采暖房間的三維網(wǎng)格，外墻設(shè)為第三類邊界條件，與室外空氣進(jìn)行對流換熱；地板表面則為第二類邊界條件已知其熱流密度；屋面為絕熱邊界條件。

各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的邊界條件如表1-1所示[5]

表1-1 實驗?zāi)Ｐ偷倪吔鐥l件

2 計算結(jié)果后處理及分析

2.1 模型溫度分布特性及分析

以下是用Fluent軟件計算出來的地板輻射采暖室內(nèi)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布特性曲線，如下各圖。

（1）取地板橫截面進(jìn)行分析：由圖2-1可以看出從地板下表面倒上表面溫度逐漸降低，由于地板對房間空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輻射和對流換熱，加上地板內(nèi)部的導(dǎo)熱導(dǎo)致兩表面溫差大概在10℃左右，溫度梯度不是很大，但總體來說該地板還是比較保溫的。

圖2-1 地板橫截面溫度分布云圖

圖2-2 屋面內(nèi)表面溫度分布云圖

(2)屋頂內(nèi)表面溫度分布：

由圖2-4可以得出屋面溫度分布均勻，屋面中間部分溫度較高，圍護(hù)結(jié)構(gòu)附近空氣溫度低一些且靠近三面暖墻的溫度比外墻附近溫度高一些，但外墻附近溫度也在13℃以上。由于左墻溫度比右墻稍高，所以靠近左墻空氣的溫度偏高。

3 結(jié)論

用CFD的方法來模擬室內(nèi)的溫度場，分析室內(nèi)各點的溫度、速度是一個簡便、快速、科學(xué)、有效的方法，能得到室內(nèi)具體的溫度、速度分布。本文采用k-ε雙方程湍流模型對地板輻射采暖房間內(nèi)溫度進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬，根據(jù)求解得到的對室內(nèi)溫度場的詳細(xì)信息并加以分析，證明了用數(shù)值模擬的方法模擬室內(nèi)溫度場是合理可行的，得出以下結(jié)論：

（1）地板輻射采暖系統(tǒng)模擬結(jié)果能滿足溫度要求，模擬結(jié)果表明：室內(nèi)空氣溫度在豎直方向上，自下而上，溫度逐漸降低，形成了下暖上涼的室內(nèi)環(huán)境；總體溫度在16℃以上，而且同一水平面內(nèi)溫度分布比較均勻，靠外墻越近的剖面，溫度較低，但變化不大；室內(nèi)空氣的溫度分布比較均勻。

（2）由于冷墻表面溫度高低會比較強烈影響輻射換熱量，并且使得靠近外墻、外窗室內(nèi)的空氣流動較劇烈，而工作區(qū)速度符合舒適度要求。

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