3、围护结构内表面温度和室内空气温度
建立了数学模型后,我们可以通过Matlab软件,运用一定的计算方法,进行求解计算,并最终得出该地板辐射采暖房间的围护结构内表面温度和室内空气温度。
3.1 求解算法
根据上述方程,可以确定计算围护结构内表面温度的耦合程序的具体计算步骤如下所述。在进行计算时,由于不知道各个壁面的实际情况,而且不知道各个壁面的温度和室内温度的差值,所以无法获得准确的对流换热系数,因此,在开始的时候,不妨假设各个壁面的温度和室内温度,然后求得各个壁面的对流换热系数,代入方程,求得初步解后再和假定的值进行比较,如果满足要求,则可认为假定符合要求;如果不符合要求,则将所求得值代入原方程再次进行迭代,在多次迭代后,当最近两次计算的各个壁面的温度的差值在允许的范围之内的时候,即可迭代出口,作为各个壁面的温度和室内温度的精确值。
3.2 计算程序
依照算法所编写程序参见附录1.
3.3 计算结果
通过以上算法和程序,可计算出当地板采用不同辐射温度时,房间的其它各个壁面的温度和房间内的空气温度(取室外的温度为-10℃)。
4、人体热舒适性
本文将基于Fanger热舒适方程的PPD-PMV评价指标,通过Matlab软件,运用一定的计算方法,来进行求解计算,并将计算所得结果用来研究热舒适评价指标及室内计算温度范围。
4.1 几点假设
在模拟计算开始之前,我们首先选择了一个北京居民的生活习惯作为本次计算的条件,并做了以下的假设:
(1)居民在室内从事轻体力的人体新陈代谢活动,其代谢率为M=69.78W/m2,且不考虑人员和灯光等设备对室内的影响;
(2)居民冬季的时候习惯穿棉内衣、毛衣和袜子,因此服装的热阻近似认为1clo;
(3)冬季的时候,人们通常紧闭门窗,因此,选取室内风速为0.05m/s;
(4)人在室内从事轻微活动,故人所作的机械功为0;
(5)围护结构的内表面对平均辐射温度,根据各个面的面积加权平均。
4.2 计算程序
依照以上假设所编写程序参见附录2.
4.3 计算结果
通过以上假设和计算程序,可计算出在人体在新陈代谢率为69.78W/m2的情况下的PMV和PPD.
为了便于观察预测不满意百分数PPD随着地板辐射温度的变化,并确定最佳舒适度所对应的辐射板温度范围。
4.4 分析讨论
如果按照PPD<=10%作为指标,即允许有10%比例的人们对环境冷热程度表示不满意,则室内空气的温度范围是20℃~25℃,相对湿度为40%~70%.其中,最佳的室内温度为19.91℃,相对湿度为70%,此时对应的辐射板的温度为22℃。因此,在采用地板辐射采暖的时候,室内的舒适度较平常要高,而室内的空气温度则较低,这对减少通风换气的热量损失是十分有利的。
5、结论
在本文中,以上所得数据都是在固定室外空气温度的情况下算得的,且在计算过程中没有考虑外界的影响和人员的影响,也没有考虑时间带来的影响。所以,不能代表全国其它地方的状况或者不同的室外环境状态影响下的室内的PMV和PPD值。因此其它地区或者不同室外环境下的室内的PMV和PPD值尚需要加强研究。
但是,通过上述计算分析,我们仍然可以发现,在室外温度一定的情况下,由于房间的能量很大部分都通过辐射获得,因此房间的空气温度较传统的散热器供暖温度较低,所以房间由于换气而带来的损失较小。然而,由于房间的墙体的辐射对人的影响力加大,房间空气温度的影响变小,所以由于房间的空气温度的空间分布的不均匀性对人体的舒适感的影响变小,因而人的舒适感增强。
通过以上分析我们可以得出结论:在采用地板辐射采暖时,房间在获得相同热舒适度的同时,降低了对空气温度条件空气要求,而且还具有节能优点。鉴于以上优点,我们应当鼓励推行地板辐射采暖方式。(考试大一级建造师编辑整理)