太阳能相变蓄热地面辐射供暖系统性能仿真

以北京某建筑为研究对象,建立太阳能相变蓄热地面辐射供暖系统,对系统热负荷、相变蓄热地板、集热器、电辅助加热器进行设计计算。以TRNSYS软件中的典型年1月为模拟时间,在相同运行策略下,对太阳能相变蓄热地面辐射供暖系统、太阳能地面辐射供暖系统(未设置相变材料层)的室内温度进行仿真模拟。最冷月1月两种系统均在大部分时间保证室内温度大于等于18℃。采用太阳能相变蓄热地面辐射供暖系统时,室内平均温度为19.13℃。采用太阳能地面辐射供暖系统时,室内平均温度为18.53℃。太阳能相变蓄热地面辐射供暖系统的热舒适性略高。     

地面辐射供暖系统相变蓄能地板热工性能研究

介绍了层状、条状两种结构的相变蓄能地板。建立了相变蓄能地板的计算模型,数值模拟了不同供水温度下两种结构相变蓄能地板的表面平均温度随加热时间的变化,相变材料的填充量及地面装饰材料对条状相变蓄能地板表面平均温度的影响。在满足同样供热需求的前提下,采用条状相变蓄能地板更经济、实用。当供水温度为50~55℃时,条状相变蓄能地板表面温度达25~29℃,符合人体热舒适性的要求。     

严寒地区太阳能相变蓄热地板辐射供暖系统运行控制策略实验研究

新疆地区供暖期长达6个月且太阳能资源高达5 800MJ/(m~2·a),为太阳能利用提供了有利条件。利用太阳能作为地板辐射供暖热源,其难点之一是解决太阳能变化不定与建筑供暖需求连续稳定之间的矛盾。以乌鲁木齐市某办公建筑为例,构建了太阳能相变蓄热地板辐射耦合供暖系统,实验研究了不同太阳辐照度下集热器进出口温度及系统运行方式对室内供暖效果的影响,得到了不同室外气象条件下该系统的供热量、蓄热量和补热量,总结得到了该系统在整个供暖期的运行控制策略。     

壳管式相变储能单元蓄热性能的数值模拟研究

以一种壳管式相变储能单元为研究对象,其中石蜡作为相变材料,水作为换热流体,综合考虑蓄热过程中的显热储能和潜热储能过程,通过Simulink集成了动态储能过程模型并对其进行求解,将模拟结果分别与文献的模拟和实验结果进行对比,表明显热储能过程模拟结果和模拟结果的出口温度平均误差为1.83%;潜热储能过程模拟结果和实验结果的出口温度和融化程度平均误差分别为:0.70%和3.66%。本文使用相变材料的出口温度、充能完成时间、液相百分比和储能速率作为研究系统的性能指标,并模拟仿真不同换热流体进口温度和质量流量对系统性能的影响,换热流体进口温度从75℃增加到90℃,充能完成时间减少了37.6%,储能速率平均增加了63.3%;质量流量从0.07 kg·min-1增加到0.22 kg·min-1,充能完成时间减少了27.5%,预热阶段储能速率随着质量流量的增加而增加,相变潜热蓄热阶段质量流量对储能速率的影响不是很明显,过热阶段储能速率随着质量流量的增加而减少。     

地板辐射供暖系统地板表面温度优化模拟

以沈阳地区某房间(采用地板辐射供暖系统)作为研究对象,建立房间物理模型、传热模型及PMV(预期平均评价)、PPD(预期不满意百分率)数学模型。将人体中间截面作为分析面,在地板表面温度为24、26、28℃条件下,采用CFD模拟软件对分析面的温度场、PMV值、PPD值分布进行模拟。设定条件下,最佳地板表面温度为26℃,人员高度范围内温度适中,PMV值理想,PPD值较低。     

板式地板辐射供暖系统传热性能模拟研究

建立了板式地板辐射供暖的二维稳态传热模型。采用有限元分析软件ANSYS,分析了地板表面温度分布、传热计算单元内部温度分布、地板表面热流密度的影响因素及地板表面平均温度的影响因素,在考虑地板向下传热时对模拟计算结果进行了修正。供、回水平均温度是影响地板表面热流密度和平均温度的主要因素。当室内温度为20℃时,在维持适宜的地板表面平均温度范围24~28℃的前提下,供、回水平均温度的变化范围为27~34℃,考虑地板向下传热后,应控制在30~35℃。考虑地板向下传热后,应将模拟计算结果乘以一个不小于0.9的修正系数。     

热水地板辐射供暖系统的设计与数值模拟

介绍了热水地板辐射供暖系统的设计。对采用热水地板辐射供暖系统的办公室的速度场、温度场进行了数值模拟,室内气流分布比较均匀,没有吹风感觉,竖直方向温度梯度较小,热舒适度较好。     

太阳能相变蓄热地板辐射供暖系统应用于乌鲁木齐地区办公建筑的实验研究

提出了一种新型太阳能相变蓄热地板辐射供暖系统,并针对乌鲁木齐一典型办公建筑搭建了实验台。基于太阳能相变蓄热传热理论提出了该系统冬季供暖运行方法;基于热性能指标对所构建的系统不同工况下的供暖性能进行了评价。实验结果表明:冬季室外太阳日辐照度高于20MJ/m~2时,利用该系统可以实现完全利用太阳能供暖,供暖房间操作温度比非供暖房间温度高6~7℃;在太阳辐照度满足蓄热需求时,该系统所采用的DX-53相变板单位质量蓄热量为水的2倍;依据实验得出的运行工况,系统在冬季供暖期平均太阳能保证率为63%,在11月和3月则高达77%和100%。     

带蓄热装置的太阳能水源热泵地板辐射供暖系统性能初探

为了更充分利用太阳能为房间供暖,提出了带蓄热装置的太阳能水源热泵地板辐射供暖系统。本系统利用了可再生能源-太阳能,同时使用蓄热装置尽可能充分利用太阳能热量;地板辐射供暖装置的使用,可在提高用户热舒适度的前提下,使用较低温度的热水供热。通过北方寒区某实验室的实验与动态模拟计算,得到系统的冬季动态运行性能,并对该系统的经济性能进行了计算研究,整个采暖期内热泵的平均COP达4.78。     

地板辐射供暖系统热工性能实验研究

基于对采用PFLB管材、等密度双回型铺设方式的低温地板辐射供暖系统的实验研究，得到该系统散热量与流量及供水温度关系的热工特性曲线，发现随着流量的增加，散热量对管路内平均流速的变化率呈减小趋势。通过与传统柱型散热器热工特性对比及实验数据拟合，给出了供水温度为30～60℃、水系统流量为0．03～0．60m^3／h时，该系统散热量的计算公式，并验证了公式的有效性。     

电加热相变蓄热地板供暖房间热特性数值模拟与分析

介绍了电加热相变蓄热地板供暖的优点，综合考虑室外气象因素、室内辐射特性和相变材料自身的热物性建立了电加热相变蓄热地板供暖系统的计算模型。比较了相变蓄热地板与传统散热器供暖的热舒适性和能耗，结果表明相变蓄热地板能够改善室内热舒适性和降低能耗。     

"可再生能源与建筑集成技术研究与示范"项目——课题一/子课题:相变蓄热地板性能实验

长期以来，北方地区采暖以燃煤为主．对城市环境造成了较大的污染。而太阳能作为一种清洁的可再生能源．分布范围广，取之不尽，用之不竭。     

Numerical simulation of phase change heat transfer of a solar flat-plate collector with energy storage

The technical feasibility of an innovative solar collector is studied in this paper. A phase change material (paraffin) is used in the solar collector to store solar energy. This type of system combines both collection and storage of thermal energy into a single unit. The major advantages of the phase change stores are their large heat storage capacity and isothermal behavior during the melting and solidifying processes. A negative aspect of paraffin is its low thermal conductivity which increases the melting and solidifying time for paraffin energy storage. In this paper, new aluminum foams infiltrated with paraffin are presented. It presents a two dimensional model describing the melting and solidifying processes of paraffin while accounting for both phase change heat transfer and natural convection. Apparent heat capacity method was used to simulate the melting and solidifying processes of paraffin. The simulation results show that the motion of the hot liquid paraffin plays an important role in increasing the heat transfer between paraffin and top surface of solar collector. The shape profile of the pure paraffin solid-liquid interface is determined by the synergistic relationship between its temperature and velocity field. Though aluminum foams impregnated with paraffin will limit motion of the hot liquid paraffin, the heat transfer ability is greatly improved. The distributions of the temperature in the paraffin with aluminum foams are more homogeneous compared with that of the paraffin without aluminum foams. Thus, use of aluminum foams infused with paraffin improves heat transfer and enhances paraffin’s melting and solidifying rates.     

一种相变储能设备的强化传热数值研究

提出了采用铝片强化相变储能设备传热的新方法,并采用软件进行了二维数值模拟,得到了随时间变化的相界面位置、温度分布、表面热流和总凝固时间.从计算结果可以看出铝片结构参数和相变材料导热系数对传热性能的影响.     

太阳能季节性相变蓄热热泵系统在哈尔滨应用的模拟研究

介绍了该系统的原理、组成部分及运行模式。建立了系统数学模型。以CaCl2.6H2O作为相变蓄热材料,以哈尔滨地区应用该系统的某别墅为例,对不同太阳能集热器面积和蓄热体积下的集热量、蓄热装置换热流体进出口温度、相变材料平均温度及蓄热装置散热损失进行了模拟与分析。结果表明,当太阳能集热器面积与蓄热体积匹配合适时,使用较小面积的太阳能集热器集得的热量就可满足建筑物的热负荷需求。     

多孔相变储能颗粒的制备及蓄热性能研究

以月桂酸-癸酸复合二元酸作为PCM,以膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和膨胀石墨3种多孔颗粒作为封装载体,用真空吸附-熔融浸渍法制备了3种多孔相变储能颗粒.通过SEM观测多孔颗粒吸附PCM前后的形貌,并用TG-DSC测试多孔相变储能颗粒的相变温度和相变潜热.结果表明,3种多孔相变储能颗粒的相变温度均在人体舒适度范围内;多孔颗粒的微观结构与PCM吸附量存在直接关系;经受150次冷热循环后,多孔相变储能颗粒的相变温度和相变潜热均比较稳定.     

太阳能蓄能地板供暖技术的应用研究

介绍了太阳能蓄能地板供暖技术在天普太阳能楼的应用情况,测试了蓄能地板供暖系统在蓄、放热时间内的室内温度、地面温度、地板供回水温度等参数,结果表明室内温度波动较小、稳定性好.     

复合相变储能材料的性能研究比较

选用优质多孔载体材料膨胀珍珠岩与相变储能材料月桂酸、石蜡,通过简单的物理熔化法进行熔融复合,制备出复合相变储能材料,并且对制备好的两种复合相变储能材料做一系列实验,对其性能进行研究比较。     

Numerical model and experimental validation of heat storage with phase change materials

This paper describes the numeric model developed to simulate heat transfer in phase change materials (PCM) plunged in water tank storage. This model, based on the enthalpy approach, takes into account the conduction and the convection into PCM as well as at the interface between PCM and water of the storage. Furthermore, hysterisis and subcooling are also included. This model has been implemented in an existing TRNSYS type of water tank storage. It allows the simulation of a water storage tank filled with PCM modules made of different materials and different shapes such as cylinders, plates or spheres bed. Comparisons between measurements and simulations has been undertake to evaluate the potential of this model.     

Transient simulation of a storage floor with a heating/cooling parallel pipe system

The exact 2-D transient solution of a slab with an embedded array of parallel circular pipes for heating/cooling is developed. The boundary and initial conditions are: constant temperature at the pipe surface, upper slab surface subjected to convection heat transfer, thermal insulation at the slab bottom, and constant initial temperature. The analytical solution of the transient bi-dimensional problem is obtained together with the fluid temperature. A calculation example is analysed at the end of the paper to enlighten practical issues appearing in the computation of the analytical solution.