暖通實驗方案

地板輻射采暖系統(tǒng)溫度分布測試方案一、提出問題地板輻射采暖，是通過在地面下敷設(shè)熱水輸送散熱盤管，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，但是還需要用實驗來證明。二、實驗假設(shè)與理論依據(jù)1.實驗假設(shè)三十年代初地板輻射采暖技術(shù)就在歐洲發(fā)達國家開始使用。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，但造價高。進入二十世紀七十年代，隨著各種新型塑料熱水管材的出現(xiàn)，為實現(xiàn)低溫地板采暖創(chuàng)造了條件，同時也促進了此項技術(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，測試了塑料埋管，這種輕質(zhì)廉價材料在熱工性能方面是否達到要求，并做出了肯定的回答。地板采暖大量用于飯店、商場、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驗研究［3］中，雖然也得出了地板輻射采暖熱舒適性，但是實驗中所選的檢測點數(shù)目過少，不利于對實驗結(jié)果進行分析。本實驗對地板輻射采暖系統(tǒng)的溫度分布進行了分析，對其是否滿足熱舒適性進行了論證。2.理論依據(jù)研究地板表面溫度分布，通過熱電偶地表溫度，然后對所測的數(shù)據(jù)進行分析。三、實驗?zāi)繕送ㄟ^該項實驗了解熱電偶的測溫原理，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，通過實驗及實驗數(shù)據(jù)自己驗證地板輻射采暖的舒適性。同時，在實驗過程中培養(yǎng)自己分析問題解決問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，通過本實驗，可以為日后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。四、實驗系統(tǒng)試驗設(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、非接觸式測溫儀及自動測溫儀，標準水銀溫度計等。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，揚程8m,功率120W，轉(zhuǎn)速2800轉(zhuǎn)/分；熱量表：Danfoss熱量表，測量供回水溫度、流量、流速和總熱量，測量精度±0.1C熱電偶：銅——康銅熱電偶，測溫范圍為一20?350C；測溫儀：日本橫河（YOKOGAWAHybridRecorderDR240）多路自動測溫儀，具有多路溫度自動循環(huán)檢測和存儲的功能；非接觸式（紅外線）測溫儀：測溫范圍一32?400°C，精度±1°C。本實驗共有38個測點，其中四壁的測點均為墻體正中1.5米高度處，外窗的兩側(cè)各設(shè)一個測點；地板中心及四個墻角（距墻600mm）設(shè)置5個測點，地板上每一測點垂直向上至頂棚有4個測點，分別為距地面0.3m、1.5m、2.8m和頂棚位置；對鄰室的溫度以及隔墻外壁面溫度進行測量，共6個點；室外溫度和外墻外表面溫度各有兩個測點。室內(nèi)垂直溫度測點的布置見圖4-4。.圖1室內(nèi)垂直溫度測點的布置圖五、實驗原則實驗過程堅持求真務(wù)實、實事求是的原則，堅決杜絕實驗作假，編造實驗數(shù)據(jù)。六、實驗過程水箱內(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型超級恒溫器進行了標定。各熱電偶在測量空氣溫度時，均使用防輻射罩；在測量墻體、地面的溫度時，保證熱電偶與固體表面緊密接觸，同時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型測溫儀對30對熱電偶進行巡回檢測和自動記錄。經(jīng)過標定的熱電偶分別對地板表面溫度、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行測量，測溫儀每間隔5分鐘自動采集各測點數(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，當參數(shù)低于設(shè)定的下限時，開啟循環(huán)水泵對系統(tǒng)進行加熱；當參數(shù)高于設(shè)定的上限時，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，直至達到設(shè)定的下限值。七、實驗預(yù)期結(jié)果及分析分別針對房間封閉時（即關(guān)門）開門時進行測定。其中關(guān)門時所測得的其每一層的38個測點溫度最大值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，所測地表溫度的最大值和最小值相差較大，原因是最小值的測點正好放置于靠近墻壁的位置，而這個位置已位于所埋設(shè)熱水管的外面，所以相應(yīng)測得的溫度偏低，而最大值的測點正好放置于所埋設(shè)熱水管的正上方，所以相應(yīng)測得的溫度偏高，而測點布置在所埋設(shè)熱水管中間位置的，相應(yīng)測得的溫度位于中間值．從所測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，地表溫度的分布是不均勻的，波動幅度在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，均勻性較好，特別是z為44,88和133cm時，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，正好處于人活動的空間，所以熱舒適性會較好。t/vz/an0448813317122134.6128.86288428.5528.3328.44￡廿山|26.9827.4327.6326.65細藏26.457,631.431.21L5WJ2-061,99133.0628.3037”7327.5227,66表1測點的溫度分布統(tǒng)計圖2示出了整個房間內(nèi)的溫度分布，地板表面溫度明顯高于空間溫度，z為44,88cm時的空間溫度普遍高于z為133,171和221cm對的溫度，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整個房間的溫度分布為了探明當房間不封閉時，即開門時對房間內(nèi)溫度的影響（開門后等待房間溫度穩(wěn)定后開始測定，該門為內(nèi)門，門外環(huán)境溫度為27C）,房間開門時的溫度分布也被測定，并和閉門時相比較，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，當?shù)匕遢椛洳膳块g開門時，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。開門處的氣流對溫度分布的均勻性基本沒有影響，但受此氣流影響，開門時各個測點的溫度和閉門時相比較普遍降低，但地板表面溫度還維持原來水平。29-(c)片88cm30-29廠侄〕s-371cm29-(c)片88cm30-29廠侄〕s-371cm圖3各層的開門和閉門時的溫度分布八、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條件要求確定的，并且地面溫度分布均勻性良好，不會給居住者造成忽冷忽熱的感覺。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有一個輕微的溫度上升的趨勢，這樣既在人的活動區(qū)域溫度能滿足舒適度要求，在非人員活動區(qū)域又可以因為溫度的降低而減少圍護結(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