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地板辐射采暖房间热负荷计算方法的探讨与分析
地板辐射采暖的传热过程是辐射与对流换热共同作用、且交织耦合在一起的传热过程，符合自身热工特性严格的热力计算较为复杂，因此，地板采暖的热负何计算至今一直是采用对流采暖方式的热负荷计算方法来估算。由于地板辐射采暖与一般散热器对流供暖方式在热工特性上有许多区别，用对流采暖方式得出的热负荷计算结果与实际地板采暖的计算结果有多大的差异，在何种范围内有较好的适用性，不同的替代方法之间一致性如何，本文从地板辐射采暖的传热规律出发，给出一套相对严密的热力计算体系，并利用一简化模型对诸方法进行了对照分析。
2符合地板采暖特点的热负荷计算方法的探讨2.1通过围护结构的传热计算地板供暖系统的热负荷，是指在设计室外温度tw下，为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。工程中供暖系统的热负荷主要包括围护结构的基本耗热量、围护结构的附加（修正）耗热量、冷风渗透耗热量和冷风量侵入耗热量等，整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量总和。地板辐射式供热与对流式供热的区别反映在热负荷计算上，主要是通过围护结构的基本耗热量。为此，本文仅讨论围扩结构的基本耗热量的热负荷部分，即指在设计条件下，通过房间各部分围护结构从室内传到室外的稳定传热量的总和，研究计算地板散热器在单位时间与房间各部分围护结构的一维稳定传热过程的传热量。
地板辐射采暖有其自己特定的热力特性，它是以整个加热地面为散热面，在地板加热周围空气的同时，向四周的墙壁、顶棚等围护结构内表面进行辐射
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换热，使周围的围护结构内表面温度升高，围护结构内壁面温度在加热地面温度不太高时，一般低于室内空气温度，但当地面温度高于某一值时，便会高于室内空气温度，因此通过围护结构的热流通量有两种形式。地板采暖房间通过围护结构的热流量q的计算过程如下：当室内空气设计温度tn与围护结构内壁面温度tnb有，tn>tnb时取“+”号，tnb
4不同计算方式的地板辐射采暖热负荷的对比与分析表1的计，度降低26.对于低温辐射供暖系统publisfei定时n不同围护结构值是墙最小t与表面辐射热阻之和，Tpj为加热地板表面温度，Frf，为内壁面积，为黑体辐射常数。加热地板表面与围护结构内壁面的辐射换热热阻IVn.，rm.=1/am.。
内壁面与周围空气的对流换系数anc，有：（c，m为系数）G.、Pr分别为格拉晓夫数和普朗特数。内壁面与周围空气的对流换热热阻rnc，rmc= 1/ac.2.2地板供热房间室内非加热表面的平均温度地板采暖房间可视为加热地面与室内非加热面构成的封闭空腔，室内非加热表面的平均温度AUST：面积，分别为加热地板表面与围护结构内壁面的角系数及围护结构内壁面与其它壁面的角系数，th为室内其余表面温度（设室内其余面为绝热面），有：tnh为围护结构内壁温度，有：辐射换热，各壁面的温度相应要有所增大。
3现行地板采暖房间热负荷的计算方法现行地板辐射采暖热负荷的计算方法，通常是按常规的对流供暖系统的热负荷计算方法进行计算，然后折合成辐射供暖时的热负荷。考虑到地板米暖与对流米暖的不同点：（a）不考虑地面的热负荷（h）但由于辐射式供热在比自然对流供热低2-3°C室温条件下获得同样的舒适感，所以，室内计算温度可降低2°C左右。因此常用的计算方法有两种：修正系数法设Qd为对流供暖时的热负荷，Q.为辐射供暖时的热负荷，则降低室内温度法热负荷计算仍按对流供暖时计算，但室内空气本文取一简化辐射采暖房间模型，利用上述给出的两类计算的三种方法，即本文给出的计算方法（简记本方法）与现行采用的降tn法和乘系数少法，对同一研究对象在相同的条件下同时进行计算和对比。计算房间为一尺寸为5mX 3m的中间层，设只有一个外墙，其余内壁及顶面均为绝热表面，仅考虑通过围护结构的基本热负
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荷，且诸修正系数均取1.室外条件按北京地区计算。外墙种类为国内常见的几种情况：一砖厚（240mm），记为24墙，内面抹灰砖墙，传热系数k=一砖半厚（37Cmm），记为37墙，内面抹灰砖墙，传热系数k=°C；两砖厚（490mm），记为49，内面抹灰砖墙，传热系数k=1.27W/m2*°C.对低温辐射系统，取0.9~0.95的平均值0. 925，室内空气的计算温度辐射供热比对流供热降低2°C.计算用房间辐射地板的表面温度，通常取23-28°C. 4.1两类方法计算结果的对比设q*（tn）表示利用降tn法与本方法计算的热负荷值之比，q*（句表示利用乘系数少法与本方法计算的热负荷值之比，依据上述公式利用计算机迭代得出计算结果见表1和。上述图表显示：对于每一种围护结构的地板采暖房间均有，当室内设计温度较高时，两类方法的三种计算结果趋于一致，误差极小，而随室内设计温度tn的降低，两类方法的偏差越来越大。两类方法对不同围护结构的上述偏差范围也有一定差异，24墙误差范围最小，49墙误差范围相对大些。
分析可知，两类计算热负荷方法得出结果之间的差异，主要取决于采暖方辐射换热占整个换热中的比例，当该比例越小，接近于自然对流式供热的比例时，两类方法的计算结果趋于一致，反之，随着该比例的增大，误差也将逐渐加大。这可以解释当tpj面温度U和室内非供热面的加权平均温度AUST越低，导致辐射温差加大，辐射换热比例加大；同样，当49墙最大，见。给出，在同样条件下，tK增大，对所有围护结构q*有所下降，它表明tB越大，辐射换热的份额越大，所以误差相对也大。
4.2室内非供热面的加权平均温度（AUST）与室内空气温度的比较通常地板采暖的辐射传热计算是以室内非供热面的加权平均温度（AUST）与室内空气温度近似相等为假设前提，来计算加热地面与室内诸非加热面的表面之间的辐射换热。本计算得出这两个温度在不同的室内设计温度时是有一些差异的，见表2，表中看出，tn越低，tn与AUST两者之间的差异就越大，当室内设计温度为2TC左右时，这两个温度之间的差异，确实是很小的，在工程设计上不会导致明显的误差。
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表2非加热表面的加权温度AUST/°C 5结论本文对地板辐射式供热的热负荷计算给出一种相对严密的计算方法，但由于地板辐射式供热过程是辐射和对流共同作用并交织在一起使得严格的热力计算过程变得复杂，需依据上述公式利用计算权反复迭代计算，因此，工程中地板采暖热负荷的计算，对低温辐射供热仍可应用现今对流采暖热负荷的折算系数修正或者采用降低室内计算温度的方法计算热负荷。并且，现行两种常用的对流式简易计算方法（降低室内设计计算温度和修正系数法）之间的误差非常小，尤其对于中间层仅为1%左右，所以在工程计算中使用其中的任何一种方法均可。
地板辐射式供热中，由辐射因素引起的热量交换与对流式供暖相比增长的越多，用现行对流供热负荷计算方法得到的误差就越大。这种倾向常常出现同样条件下tpj较大，tn较小以及围护结构热阻较大的房间，因此在地板采暖设计时应给予重视。
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