基于rc简化传热模型的混凝土辐射顶板传热及供冷能力研究

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1、基于RC简化传热模型的混凝土辐射顶板传热及供冷能力研究摘要：为研宄混凝土冷辐射板的传热情况并对其供冷能力进行分析，采用RC简化传热模型建立混凝土辐射板二维稳态的传热模型，对混凝土辐射板内部传热情况进行模拟，计算得到混凝土内部及表面温度场.根据计算结果分析不同供水温度、埋管间距情况下，冷顶板表面的温度分布情况及供冷能力.经过实验验证，RC简化传热模型对板内温度和供冷能力的计算误差小于6%;混凝土冷辐射板供冷能力受供水水温、埋管间距及流量的直接影响，当供水温度为11〜14°C，总流量为0.26〜0.33m3/h,室内空气温度为25〜26°C时，混凝土辐

2、射板平均供冷量为40〜50W/m2.关键词：混凝土辐射冷顶板；RC简化传热模型；稳态传热；供冷能力；实验测试中图分类号：TU831.3文献标志码：AAbstract：Thispaperaimstostudythecharacteristicsofheattransferforconcreteradiantceilinganditscoolingcapacity.Atwo-dimensionalstead-stateheattransfermodelonthebasisofsimplifiedRCMethodwasadoptedtosimulatet

3、heinnerheat-transferconditionofconcreteceilingaswellasthetemperaturefields.Thecalculatedresultsshowedthatthecoolingcapacityofconcreteradiantceilingwasaffectedbythetemperatureofsupplywater，distanceoftubesandwaterflowrate.Whenthesupplywatertemperature，flowrateandindoorairtempera

4、turerangedfrom11〜14°C，0.26〜0.33m3/hand25〜26°C，respectively，thecoolingcapacityvariedfrom40to50W/m2.Thesimulationmodelswerealsovalidatedbyexperimentalresults，andthecalculationerrorwaslessthan6%.Keywords：concreteradiantcoolingpanel；simplifiedRCmodel;steady-stateheattransfer；cooli

5、ngcapacity;experimentaltests顶板辐射供冷系统因其良好的热舒适性和节能性而受到人们越来越多的关注.混凝土辐射供冷系统作为顶板供冷系统的一种，将流体管道嵌入建筑体楼板内部，在建筑构件内部形成冷量的存储与传递，通过混凝土楼板表面与人体、家具及室内壁面的辐射换热，以及与空气的对流换热，实现对室内热环境的控制［1-2］.顶板辐射供冷系统采用的是以辐射换热为主,对流换热为辅［3］的换热形式.室内大部分显热负荷由顶板处理，风系统仅有独立新风系统，因此风机能耗大大降低［4］;冷表面通过辐射方式与人体直接换热，房间内没有明显的吹风感［5］

6、，同时由于天花板供冷所造成的室内空气的垂直温度梯度较传统空调而言更为均匀，使得顶板辐射供冷系统的热舒适性更高［6-7］.顶板辐射供冷系统自20世纪进入人们视野后，多个国家的学者对其传热及运行特性进行了研究.其中Xia和Mumma［8］对金属福射冷顶板的传热方程进行了研究，阐述了管径、管间距、流量等因素对顶板换热的影响.Ardehali等［9］建立了辐射冷顶板与热区域的换热模型，该模型中考虑了人体与辐射冷顶板的换热，并分析了辐射换热中角系数的计算.Barton等［10］针对通风型混凝土供冷系统建立了FDM模型，将混凝土内的传热过程简化为一维，这种简化

7、对于通风型混凝土供冷系统是适用的，原因在于通风管道尺寸较大并且令前褰峁挂话闶嵌猿频模令但是对于一般非对称结构的供水系统就会产生较大误差.热阻热容网络法基于电路与建筑材料传热的相似性，利用电路计算的方法，在降低了模型的复杂程度和计算量的同时，保证了较高的计算精度.Trnsys和EnergyPlus等商业软件已将该方法运用于模拟计算中［11-12］.国内外许多学者对RC简化传热模型进行了研究及优化.KoschenzU］针对混凝土辐射供冷系统的供水层温度，提出了核心温度层的概念.Weber［13］等提出了一种针对混凝土辐射供冷系统的传热RC模型，但需通过

8、数值模拟得出模型中的热阻等参数，计算过程复杂.田令令［14］等对RC传热模型进行了优化，实现了在供水温度和流量联合变化工况