低温热水有源相变墙体辐射供暖的模拟研究

针对低温地板辐射供暖系统应用中的问题,提出了低温热水有源相变墙体辐射供暖新系统,介绍了新系统工作原理及特点;基于相变墙体传热过程的分析,建立了相变墙体蓄、放热过程的传热模型,并应用FLUENT软件对某相变墙体连续4d的周期性蓄、放热特性进行了模拟计算。结果表明:在非对称相变墙体的周期性蓄、放热过程中,左、右两侧墙面的最高温度及最低温度分别为24.8、22.8、23.7、22.5℃,最大及最小热流密度分别为81、65、56、52 W/m2,为低温热水有源相变墙体辐射供暖技术的应用提供了理论基础。     

低温地板辐射采暖传热分析

建立低温地板辐射采暖二维稳态导热数学模型,利用CFD模拟分析供回水平均温度、室内温度、盘管间距、埋管厚度、热水流速及盘管管径对热流密度和温度分布的影响。结果表明热流密度随盘管管径、供回水平均温度增大而增大,随室内温度、盘管间距、埋管厚度增加而减小;温差随盘管管径、供回水平均温度、盘管间距增大而增大,随室内温度、埋管厚度增加而减小,而热水流速影响较小。     

低温热水辐射供暖相变墙板传热特性影响因素的研究

本文建立了添加相变材料的热水辐射供暖墙板的物理模型和数学模型,利用ANSYS软件对相变墙板在不同影响因素下的传热过程进行了数值模拟,并对热水辐射供暖相变墙板进行了优化设计.结果显示:室内空气温度对热水辐射供暖相变墙板散热特性的影响最为明显,但室内空气温度过高对相变墙板间歇供暖不利;在墙板中加入相变材料,可增加围护结构的热惰性,减小室温和热流的波动;热水辐射供暖相变墙板中的管间距不宜取的过大.研究结果可为热水辐射相变墙板供暖系统的优化提供参考和依据.     

相变蓄能墙多因素热特性分析及优化研究

建筑围护结构的热损失是建筑内部热量散失的主要途径。与传统墙体保温材料不同,相变蓄能技术可以利用潜热蓄能达到数倍于普通围护结构的蓄热和热惰性效果。该文针对我国北方地区夏季蓄冷,利用热焓法建立相变蓄能墙体物理模型并进行数值模拟,通过蓄热量、延迟性及熔化过程3个指标为依据来分析相变蓄能墙的因素影响特性。结果表明:夏季相变材料层设置在室内侧位置更有利;随着室内对流换热系数的增大,相变材料层的蓄热量随之增大,而延迟时间减小;相变材料层存在蓄热性能最优的最佳厚度;墙体材料和厚度的选择同样起到关键性作用,墙体材料厚度越大反而越不利于相变材料的蓄热性。该文所得出的优化结论对相变墙结构的优化与应用提供参考。     

毛细管与相变材料复合墙体性能实验研究

为了获得毛细管与相变材料复合墙体的蓄释能特性,建立了复合相变墙体实验模型,以空气源热泵与太阳能复合机组作为实验房间与实验模型的冷热源,研究了冬季工况下不同供水温度和蓄能时长对复合相变材料相变程度、室内侧墙体表面热流密度的影响。实验结果表明：当膨胀石墨的质量百分比为5%时,复合相变材料有较合适的导热系数,且潜热较大;当毛细管供水温度和蓄能时长分别为30℃、8 h和32℃、6 h时,复合相变材料在蓄热时相变完成,释能效果较好,平均热流密度分别为40.328 W/m²和39.221 W/m²。     

湿迁移对墙体传热的影响分析

考虑温湿度对墙体材料热湿物性参数的影响,建立以相对湿度和温度为驱动势的墙体热湿耦合传递模型。在变温湿度边界条件下对墙体非稳态热湿耦合传递过程进行分析,计算得到墙体表面温湿度及热流密度,与不考虑传湿情况进行对比分析。结果表明：不考虑吸放湿时墙体内表面温度比考虑吸放湿时变化幅度大,且前者内表面平均温度与后者相差约0.9℃;因墙体内表面吸放湿作用引起的相变潜热约占总壁体传热量的27.5%,在负荷计算中不可忽略。     

薄型干式地板辐射供暖系统实验研究

本文建立了双层铝箔薄型干式地板辐射供暖的实验系统和样板间,在供暖期间测试了连续供暖和间歇供暖模式下室内空气温度、地板表面温度和热流密度的变化规律,并与数值模拟结果进行了比较。研究表明:本文提出的薄型干式地板构造与常规湿式低温热水地板辐射供暖地板构造相比,可有效降低地板构造层厚度、减小楼板荷载、节约建造能耗;地板表面温度分布均匀,向下传热比例小,向下热流密度占总热流密度的18.13%;薄型干式地板的供暖预热期少于2 h,可实现间歇供暖且停暖后室内空气温度仍可达到17℃;实验测试结果与数值模拟结果在误差允许范围内较吻合,为新型薄型干式地板辐射供暖系统地板的设计和工程应用提供了参考和依据。     

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。     

低温地面辐射供暖间歇运行室温变化模拟

建立低温地面辐射供暖房间模型,利用Fluent软件对节热供暖过程及升温供暖过程进行数值模拟,探究低温地面辐射供暖系统间歇运行过程中地面的蓄放热特性以及室温的变化特性。研究结果表明:在正常连续供暖、供回水平均温度为308. 15 K时,室内温度一天中基本保持平稳,维持在室内设计温度293. 15 K。当系统停止供暖后,约33 h,地面释热过程结束。当供回水平均温度分别为308. 15 K、318. 15 K和328. 15 K时,开始供暖后,分别经过13 h、16 h和20 h,地面蓄热过程结束。对房间供暖,低温辐射地面供回水平均温度越高,地面表面温度上升速度越快,温度升高幅度越大,相应的地面蓄热时间越长。升温供暖过程中,开始供暖后2 h内,尽管低温辐射地面供回水平均温度不同,但室温变化特性完全相同。开始供暖2 h后,低温辐射地面供回水平均温度越高,室温上升速度越快。低温辐射地面供回水平均温度分别为308. 15 K、318. 15 K和328. 15K时,室温上升至满足人体热舒适性要求的291. 15 K所用时间分别为17. 5 h、12 h、8. 5 h。     

强化对流式架空地板辐射供暖房间热环境特征研究

针对提出的强化对流式架空地板辐射供暖末端系统,采用数值模拟方法研究了地板表面温度与热流分布,以及供暖房间热环境特征,通过实验研究分析、验证了数值计算模型的可靠性。结果表明:强化对流式架空地板表面温度与热流分布规律主要受地板开孔数量、形状、位置等因素影响;盘管运行水温升高10℃时,地板表面温度升高2℃左右,室内平均温度升高2.8℃左右,架空地板表面热流密度增大约15 W/m~2;盘管间距每减小100mm,室内平均温度升高1.8℃左右;房间中间热源区域风速较小,在0.11~0.18m/s之间,满足工作区人员舒适性要求。