陈刚 任雪妍 陈瑾

1 建筑环境控制技术湖南省工程实验室

2 装配式建筑节能技术湖南省重点实验室

3 南华大学土木工程学院

地板辐射采暖系统因其良好的热舒适性、节能卫生等优点受到了广泛关注，但存在维修不便、增加了建筑荷载等缺点[1-2]。本文提出以与地面装饰材料尺寸相同的模块化的辐射板作为供暖末端，避开家具放置处并间隔不相邻铺设于人员主要活动区域，这种供暖方式与传统地暖供暖方式相比，可在管路出现故障时降低维修工作量。

1 物理模型

本文以尺寸为400 mm×400 mm×70 mm（长×宽×高）的辐射板模块为研究对象进行数值模拟。辐射板结构从上至下分别为10 mm 厚的装饰面层、30 mm 厚的填充层、30 mm 厚的保温层（图1）。热水管为管径16 mm 的PB 管，管间距分别为50 mm、100 mm、150 mm，辐射板物理模型如图2 所示。

图1 辐射板结构剖面图

图2 辐射板物理模型

2 数学模型

2.1 传热机理

辐射板的传热过程包括三个部分：盘管内的热水与盘管管壁的对流换热，管壁与装饰面层的热传导，辐射板与房间内的空气及围护结构的对流换热和辐射换热。

2.2 控制方程

盘管内热水的流动遵循连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程。

1）连续性方程[3]

式中：ρ 为水的密度，kg/m3；t 为时间，s；u 为热水的流速，m/s。

2）动量守恒方程

式中：f 为单位质量流体质量力矢量，m/s2；P 为应力张量，Pa；p 为压强，Pa；τ 为粘性应力张量，Pa；μ 为分子动力粘性系数，Pa·s；S 为变形速率张量，s-1。

3）能量守恒方程[4]

辐射板在供暖过程中，辐射板与室内的空气和围护结构的对流换热与辐射换热同时进行，故用复合换热系数来表示其综合效应。……