电地板辐射供暖的实测分析

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0 引言
　　
　　辐射供暖是以热射线（电磁波长在0.1～100μ）放出的以辐射热为主的一种供暖方式，电地板辐射供暖系统是一种以电为能源，在电热元件中产生低温辐射波，并通过对房间墙壁、天棚和室内其它物体（包括人体）进行辐射、穿透、吸收和反射等物理过程，使能量进行完全、均匀的分配，起码至达到动平衡，实现供暖目的的新型供暖方式。
　　为了研究电地板辐射供暖系统不同的地板结构及不同的导线间距布置对电地板辐射供暖系统效果的影响，本文主要对不同结构及相应的不同导线间距的电地板辐射供暖系统的热工性能进行了实验研究和分析，考察一下该系统的稳定性和可靠性，从温度自控角度看节能效果如何。本文主要侧重于电地板辐射供暖系统的温度场的研究，测量参数是温度及热流密度等。在此基础上，分析确定何种地板结构更适于电地板采暖系统。
　　
1 实验条件
　　
　　1．1 实验小室
　　本实验是在一温控小室内进行的，温控小室尺寸（长×宽×高）为1.8m×1.3m×1.8m。小室设有保温墙壁及保温空间与外界隔绝，室内装有空调器和加热器，用以控制室内温度。
　　
　　1．2 实验地板及导线
　　实验地板为三种不同表面结构的地板，各试样地板结构如图1、图2、图3及图4所示。

图1　裸木地板结构图
电地板辐射供暖的实测分析 : 3　实验结果分析
　　
　　为方便起见，本文分别将裸木地板（图1）、铺地板布（图2）和加地毯（图3）三种地板结构工况依次称为1工况、2工况和3工况。
　　
　　3．1 导线表面平均温度与最高温度
　　根据实验数据，绘制出导线表面平均温度与最高温度随导线间距的变化曲线，如图8和图9所示。曲线1、2、3分别代表工况1、工况2和工况3下的曲线，由图可知，导线表面的平均温度与最高温度随导线间距的增大而呈上升趋势。以工况1为例，在间距从30mm逐渐增大到150mm的过程中，导线表面温度由60℃升至78.7℃，导线表面最高测试由80.5℃升至96.8℃。从图中还可能看出，对于工况1、2和3，曲线1、2、3的形状基本类似，这说明三种工况下的导线表面的平均温度的变化幅度基本相同。并且对于同样的导线间距，就导线表面温度与最高温度而言，从工况1到工况3降低。
　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图8　导线表面平均温度随导线间距的变化曲线
　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图9　导线表面最高温度随导线间距的变化曲线
　　
　　3．2 实验地板测点温度随时间的变化
　　图10与图11分别示出了50mm、100mm间距地板保温层上表面某测点温度随时间变化的曲线。由图10和图11可见，该测点温度是呈周期性变化的。导线中电流断时，此测点温度降低；导线中电流通过，此测点温度升高。并且对同一间距，通断时间比基本上是一样的。由工况1到工况2，再到工况3，该测点温度随时间的变化幅度逐渐减小。对同一地板工况，测点温度变化幅度随导线间距增大而减小。并且在同样导线间距的条件下，从工况1到工况3温度降低。
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图10 50mm间距地板保温层某测点温度随时间变化的曲线
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图11 100mm间距地板保温层某测点温度随时间变化的曲线
　　
　　3．3热流密度
　　由图12可知，对于同一地板结构，并使导线表面温度昼在其随范围内（≤80℃ ），整个地板上表面时间加权热流密度在导线间距为50mm处最大，以此间距为中心，向两旁逐渐减小，呈存在最大值的抛物线趋势。由图还可以看出，随导线间距的增大，就热流密度变化幅度而言，整个地板上表面瞬时最大热流密度整个地板下表面时间加权热流密度的变化情况与之基本相同。整个地板下表面时间加权热流密度占上下表面总热流密度的比值，在同一导线间距的情况下，从工况1到工况3增大。
　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　图12 整个地板上表面时间加权热流密度随导线间距的变化曲线
　　
　　3．4 能断时间比
　　导线电流能断时间比随导线间距的变化曲线如图13所示。图中横坐标为导线间距（mm），纵坐标为通断时间比。由图可知，同一种地板结构下，导线间距越大，通断时间比越大。同一导线间距下，就通断时间比而言，从工况1到工况3减小。就其变化幅度而言，在导线间距从30mm升至150mm过程中，工况1变化幅度最大，工况3变化幅度最小 。
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图13 导线电流能断时间比随导线间距的变化曲线
　　
　　表2 地板上表面传热系数（W/m2・℃）
电地板辐射供暖的实测分析 :