低温地板采暖系统的研究及工作原理

利用低温地板采暖系统可以有效的节约能源、提升舒适性。辐射采暖系统一般是把电热丝或通有热水的管道埋到混凝土地板里，一般是在瓷砖或毛地板之下。与常见的暖气片供热不同，低温地板采暖直接加热屋子里的物品——地毯、家具，甚至是屋子里的住户。所以，利用地板供暖可以有效的减少热损失，提高能量利用率。

近年来人们对低温地板采暖系统进行了大量的研究。Weitzmann建立了地板采暖的二维模型，利用此模型计算了热损失和地板的温度场。林坤平通过实验研究了相变蓄热电加热地板的热效率。Olesen对地板采暖进行了全面的研究，并提出了一些有用的定理。

为了深入了解地暖系统的特性，本文通过建立了理想地暖房间的数学模型，分析了设计参数对地暖系统的影响。

房间大小为3×4m2，采用低温地板采暖，该模型分为三个部分：房间里的空气、表面覆盖层和地板里的镶嵌板。管是由两个同轴的空腔构成，他们的尺寸按照热水加热系统的标准来选取。按照ASHRAE手册，进口水温取70℃。

本文利用ANSYS来求解所涉及的问题。所取边界条件为：房间里，所有空气网格的初始温度为16℃.四周围护（墙体）的温度为5℃，地暖管的温度为70℃。由于地板的隔热性能很好，我们假设地板的漏热为0。

模型的不同区域分别划分足够多的网格，以确保模拟的精确性。为了避免所划分网格对模拟结果有影响，我们对同一问题进行了多种划分。从模拟结果上看，由于划分网格较多，不同的划分方式对结果的影响较小。

室内温度随时间的变化规律。不同的管材对低温地板采暖的性能没有明显的影响。反映了覆盖层厚度对低温地板采暖的影响。覆盖的厚度对室内温度有显著的影响，特别是对室内中部的温度影响最大。由此可见，覆盖层的厚度对低温地板采暖系统的影响非常大。反映了不同材料的覆盖层对室内温度的影响。不同材料的覆盖层对室内中部的温度影响较大，但是对顶部和底部的温度影响很小。

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