地板辐射采暖室内温度场数值模拟

李贵燕 罗 勇

（陕西铁路工程职业技术学院， 陕西 渭南 714000；石家庄铁道大学， 河北 石家庄 054300）

0 引言

地板辐射采暖是一种优良的房间采暖方式。通过Fluent软件来模拟地板辐射采暖室内温度场，从而了解地板辐射采暖房间及其围护结构的温度分布情况。利用Fluent软件对某地板辐射采暖房间室内及其围护结构温度场合速度场的数值模拟，分析研究地板辐射采暖房间围护结构的温度分布、室内空间温度分布、速度分布等问题。为地板辐射采暖房间的设计和实施提供一定依据。

1 地板辐射采暖的数值模拟

1.1 制定模型边界条件类型

模型对象为一面外墙三面内墙的供暖房间，建立地板辐射采暖房间的三维网格，外墙设为第三类边界条件，与室外空气进行对流换热；地板表面则为第二类边界条件已知其热流密度；屋面为绝热边界条件。

各围护结构的边界条件如表1-1所示[5]

表1-1 实验模型的边界条件

2 计算结果后处理及分析

2.1 模型温度分布特性及分析

以下是用Fluent软件计算出来的地板辐射采暖室内及围护结构的温度分布特性曲线，如下各图。

（1）取地板横截面进行分析：由图2-1可以看出从地板下表面倒上表面温度逐渐降低，由于地板对房间空气和围护结构的辐射和对流换热，加上地板内部的导热导致两表面温差大概在10℃左右，温度梯度不是很大，但总体来说该地板还是比较保温的。

图2-1 地板横截面温度分布云图

图2-2 屋面内表面温度分布云图

(2)屋顶内表面温度分布：

由图2-4可以得出屋面温度分布均匀，屋面中间部分温度较高，围护结构附近空气温度低一些且靠近三面暖墙的温度比外墙附近温度高一些，但外墙附近温度也在13℃以上。由于左墙温度比右墙稍高，所以靠近左墙空气的温度偏高。

3 结论

用CFD的方法来模拟室内的温度场，分析室内各点的温度、速度是一个简便、快速、科学、有效的方法，能得到室内具体的温度、速度分布。本文采用k-ε双方程湍流模型对地板辐射采暖房间内温度进行了CFD数值模拟，根据求解得到的对室内温度场的详细信息并加以分析，证明了用数值模拟的方法模拟室内温度场是合理可行的，得出以下结论：

（1）地板辐射采暖系统模拟结果能满足温度要求，模拟结果表明：室内空气温度在竖直方向上，自下而上，温度逐渐降低，形成了下暖上凉的室内环境；总体温度在16℃以上，而且同一水平面内温度分布比较均匀，靠外墙越近的剖面，温度较低，但变化不大；室内空气的温度分布比较均匀。

（2）由于冷墙表面温度高低会比较强烈影响辐射换热量，并且使得靠近外墙、外窗室内的空气流动较剧烈，而工作区速度符合舒适度要求。

[1]温正，石良辰，任毅如．FLUENT流体计算应用教程[M]．清华大学出版社，2009.1.

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