暖通實(shí)驗(yàn)方案

地板輻射采暖系統(tǒng)溫度分布測(cè)試方案一、提出問(wèn)題地板輻射采暖，是通過(guò)在地面下敷設(shè)熱水輸送散熱盤(pán)管，利用地面自身的蓄熱輻射而將熱量向地面上的空間散發(fā)的一種采暖方式。低溫地板輻射采暖方式低壓將低于60°C的熱水，通過(guò)塑料管循環(huán)，加熱地面層，以輻射方式向室內(nèi)傳熱。然后問(wèn)題出現(xiàn)了，地板輻射采暖是否溫度分布是否均勻，是否滿足人體的舒適性要求。馬良棟在室內(nèi)低溫地板輻射采暖的溫度分布及湍流流動(dòng)數(shù)值模擬［1］中，論證了地板輻射采暖的合理性及舒適性，但是還需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。二、實(shí)驗(yàn)假設(shè)與理論依據(jù)1.實(shí)驗(yàn)假設(shè)三十年代初地板輻射采暖技術(shù)就在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始使用。早期的埋管為鐵管，但易結(jié)垢，抗腐蝕性差，施工困難；銅管效果好，但造價(jià)高。進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代，隨著各種新型塑料熱水管材的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)低溫地板采暖創(chuàng)造了條件，同時(shí)也促進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)日益完善和迅速發(fā)展。宗利華在塑料埋管地板輻射的熱工性能分析［2］中，測(cè)試了塑料埋管，這種輕質(zhì)廉價(jià)材料在熱工性能方面是否達(dá)到要求，并做出了肯定的回答。地板采暖大量用于飯店、商場(chǎng)、展覽館、體育館等大型公共建筑，而且已普及到住宅，日益融入家庭生活。丁云在地板輻射采暖熱舒適性實(shí)驗(yàn)研究［3］中，雖然也得出了地板輻射采暖熱舒適性，但是實(shí)驗(yàn)中所選的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目過(guò)少，不利于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。本實(shí)驗(yàn)對(duì)地板輻射采暖系統(tǒng)的溫度分布進(jìn)行了分析，對(duì)其是否滿足熱舒適性進(jìn)行了論證。2.理論依據(jù)研究地板表面溫度分布，通過(guò)熱電偶地表溫度，然后對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。三、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)了解熱電偶的測(cè)溫原理，掌握數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)分析的方法，熟悉地板輻射采暖的原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自己驗(yàn)證地板輻射采暖的舒適性。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)自己分析問(wèn)題解決問(wèn)題及科技探索的能力。地板輻射采暖作為一種新的采暖方式，逐漸深入家庭住宅，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，可以為日后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。四、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備主要包括：恒溫加熱水箱、分集水器、循環(huán)水泵、電子式熱量表、熱電偶、非接觸式測(cè)溫儀及自動(dòng)測(cè)溫儀，標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)等。恒溫加熱水箱的容積為0.375m3，加熱量8kW，溫度控制精度±1C；循環(huán)水泵為YY312型，揚(yáng)程8m,功率120W，轉(zhuǎn)速2800轉(zhuǎn)/分；熱量表：Danfoss熱量表，測(cè)量供回水溫度、流量、流速和總熱量，測(cè)量精度±0.1C熱電偶：銅——康銅熱電偶，測(cè)溫范圍為一20?350C；測(cè)溫儀：日本橫河（YOKOGAWAHybridRecorderDR240）多路自動(dòng)測(cè)溫儀，具有多路溫度自動(dòng)循環(huán)檢測(cè)和存儲(chǔ)的功能；非接觸式（紅外線）測(cè)溫儀：測(cè)溫范圍一32?400°C，精度±1°C。本實(shí)驗(yàn)共有38個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中四壁的測(cè)點(diǎn)均為墻體正中1.5米高度處，外窗的兩側(cè)各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)；地板中心及四個(gè)墻角（距墻600mm）設(shè)置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，地板上每一測(cè)點(diǎn)垂直向上至頂棚有4個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為距地面0.3m、1.5m、2.8m和頂棚位置；對(duì)鄰室的溫度以及隔墻外壁面溫度進(jìn)行測(cè)量，共6個(gè)點(diǎn)；室外溫度和外墻外表面溫度各有兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。室內(nèi)垂直溫度測(cè)點(diǎn)的布置見(jiàn)圖4-4。.圖1室內(nèi)垂直溫度測(cè)點(diǎn)的布置圖五、實(shí)驗(yàn)原則實(shí)驗(yàn)過(guò)程堅(jiān)持求真務(wù)實(shí)、實(shí)事求是的原則，堅(jiān)決杜絕實(shí)驗(yàn)作假，編造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)過(guò)程水箱內(nèi)設(shè)電加熱器加熱水，采用調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)電壓，以控制系統(tǒng)的供水溫度，控制水溫為60C；通過(guò)調(diào)節(jié)供回水干管間的旁通閥，以控制供水流量，由電子式熱量表可直接讀取系統(tǒng)的供回水溫度和流量；熱電偶采用501型超級(jí)恒溫器進(jìn)行了標(biāo)定。各熱電偶在測(cè)量空氣溫度時(shí)，均使用防輻射罩；在測(cè)量墻體、地面的溫度時(shí)，保證熱電偶與固體表面緊密接觸，同時(shí)在表面涂一薄層石膏粉（由于石膏粉的熱阻較小，既減少了熱電偶與墻體表面之間的接觸熱阻，又起到了防輻射的作用）。用YOKOGAWAHybridRecorderDR240型測(cè)溫儀對(duì)30對(duì)熱電偶進(jìn)行巡回檢測(cè)和自動(dòng)記錄。經(jīng)過(guò)標(biāo)定的熱電偶分別對(duì)地板表面溫度、室內(nèi)外空氣溫度、墻體內(nèi)外表面溫度、頂棚、吊頂空間空氣層溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)溫儀每間隔5分鐘自動(dòng)采集各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。預(yù)先選定被控參數(shù)（室內(nèi)空氣溫度或地板表面溫度）的上下限，當(dāng)參數(shù)低于設(shè)定的下限時(shí)，開(kāi)啟循環(huán)水泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加熱；當(dāng)參數(shù)高于設(shè)定的上限時(shí)，關(guān)閉循環(huán)水泵，系統(tǒng)停止供熱，依靠地板采暖房間所蓄熱量保持室內(nèi)空氣溫度平緩的下降，直至達(dá)到設(shè)定的下限值。七、實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果及分析分別針對(duì)房間封閉時(shí)（即關(guān)門(mén)）開(kāi)門(mén)時(shí)進(jìn)行測(cè)定。其中關(guān)門(mén)時(shí)所測(cè)得的其每一層的38個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度最大值t、最小值ti和兩者差值△及每一層的溫度平均值丁列于表1中。z為距離地面的高度。maxmin由表1可知，z為0時(shí)，所測(cè)地表溫度的最大值和最小值相差較大，原因是最小值的測(cè)點(diǎn)正好放置于靠近墻壁的位置，而這個(gè)位置已位于所埋設(shè)熱水管的外面，所以相應(yīng)測(cè)得的溫度偏低，而最大值的測(cè)點(diǎn)正好放置于所埋設(shè)熱水管的正上方，所以相應(yīng)測(cè)得的溫度偏高，而測(cè)點(diǎn)布置在所埋設(shè)熱水管中間位置的，相應(yīng)測(cè)得的溫度位于中間值．從所測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，地表溫度的分布是不均勻的，波動(dòng)幅度在3°C左右.表1同樣示出，房間的空間溫度分布即名為44,88,133,171和221cm時(shí)，均勻性較好，特別是z為44,88和133cm時(shí)，最大值和最小值的差別都小于2C.在44cmWzW171cm的高度范圍內(nèi)，溫度豎向分布也差別不大，其每層平均值的最大差別僅為0.73C，而這些高度區(qū)域，正好處于人活動(dòng)的空間，所以熱舒適性會(huì)較好。t/vz/an0448813317122134.6128.86288428.5528.3328.44￡廿山|26.9827.4327.6326.65細(xì)藏26.457,631.431.21L5WJ2-061,99133.0628.3037”7327.5227,66表1測(cè)點(diǎn)的溫度分布統(tǒng)計(jì)圖2示出了整個(gè)房間內(nèi)的溫度分布，地板表面溫度明顯高于空間溫度，z為44,88cm時(shí)的空間溫度普遍高于z為133,171和221cm對(duì)的溫度，即地板輻射采暖房間內(nèi)溫度分布總體上是自下而上，溫度從高到低變化，但空間的溫度變化幅度不大。3028300100二4002003028300100二400200jlziiOcmocm■耳=88cm□s=133c:m2=171cnn6cm圖2整個(gè)房間的溫度分布為了探明當(dāng)房間不封閉時(shí)，即開(kāi)門(mén)時(shí)對(duì)房間內(nèi)溫度的影響（開(kāi)門(mén)后等待房間溫度穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)定，該門(mén)為內(nèi)門(mén)，門(mén)外環(huán)境溫度為27C）,房間開(kāi)門(mén)時(shí)的溫度分布也被測(cè)定，并和閉門(mén)時(shí)相比較，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)?shù)匕遢椛洳膳块g開(kāi)門(mén)時(shí)，空間內(nèi)每一層的溫度分布（即z為44,88,133,171和221cm）也比較均勻，但地表溫度（即z為0）的均勻性較差。開(kāi)門(mén)處的氣流對(duì)溫度分布的均勻性基本沒(méi)有影響，但受此氣流影響，開(kāi)門(mén)時(shí)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度和閉門(mén)時(shí)相比較普遍降低，但地板表面溫度還維持原來(lái)水平。29-(c)片88cm30-29廠侄〕s-371cm29-(c)片88cm30-29廠侄〕s-371cm圖3各層的開(kāi)門(mén)和閉門(mén)時(shí)的溫度分布八、結(jié)論1地板輻射供暖的地板表面平均溫度是根據(jù)人體的舒適感及生理?xiàng)l件要求確定的，并且地面溫度分布均勻性良好，不會(huì)給居住者造成忽冷忽熱的感覺(jué)。2地板輻射采暖在房間下部分垂直方向上溫度由下而上逐漸衰減，而在空間的上部分會(huì)有一個(gè)輕微的溫度上升的趨勢(shì)，這樣既在人的活動(dòng)區(qū)域溫度能滿足舒適度要求，在非人員活動(dòng)區(qū)域又可以因?yàn)闇囟鹊慕档投鴾p少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。隨著不同的高度方向，其溫度形成了明顯的溫度層面，形成了一定的溫度分布