低温供暖末端装置的建筑热负荷及室内热环境特性分析

论文摘要

近年来,我国经济快速发展,人们对于室内热环境的舒适性要求逐渐提高。低温供暖末端装置由于其在舒适性和节能性方面的优点,受到暖通工程师的青睐,正得到越来越广泛的采用。低温供暖末端装置,尤其是低温辐射供暖末端装置,其散热特性与传统散热器不同,相同室内空气温度条件下房间热负荷和室内热舒适性亦有差别。本文分别建立模型房间的稳态传热和动态模型,研究应用低温供暖末端装置建筑的热负荷和室内热环境与传统散热器房间的差别,分析应用低温供暖末端装置建筑的热负荷和室内热环境的逐时变化规律。本文首先通过查阅文献资料,分析了我国严寒寒冷地区不同节能阶段围护结构热工性能,并确定了用于数值模拟的建筑参数、围护结构表面换热系数、室外参数、热源参数。其次,参照我国北方地方常见住宅建筑形式,建立了物理模型;依据传热学基本理论,建立模型房间辐射供暖方式和对流供暖方式的稳态数学模型和动态数学模型,并对实际供暖房间进行连续温度测试,分析实验房间的温度变化,通过模拟结果与实验结果对比验证所建模型的正确性。再次,本文利用建立的模型模拟严寒寒冷地区不同节能阶段、不同低温供暖末端房间稳态温度值和动态温度值。通过稳态模拟,得到模型房间热负荷值,并与传统散热器房间热负荷进行比较,得出两者的比例系数;本文的研究结果表明,严寒寒冷地区本文所研究的低温供暖末端房间热负荷与散热器供暖房间热负荷不同,严寒地区两者之间的比例系数范围为0.90~1.08,寒冷地区该比例系数的范围为0.86~1.105。通过动态模拟,得出模型房间逐时热负荷,分析了严寒寒冷地区不同低温供暖末端房间动态热负荷变化规律。通过研究发现,本文所研究的低温供暖末端房间室内温度和热负荷随室外温度变化波动很小。最后,本文依据模拟得到的稳态温度值和动态温度值,得出不同低温供暖末端房间满足室内热舒适的空气温度范围;当人员服装热阻范围为0.8~1.4clo时,辐射供暖房间舒适的空气温度范围为16.88~24.24℃;自然对流供暖舒适的空气温度范围为17.29~24.75℃。强制对流供暖房间由于室内风速高,满足人体热舒适条件的空气温度范围要比自然对流供暖房间高0.6~0.8℃。分析各种低温供暖末端装置房间室内热环境的变化规律。通过研究发现,严寒寒冷地区不同节能阶段、不同低温供暖末端房间室内温度和PMV指标波动很小,室内热环境的稳定性好。本文在应用低温供暖末端装置建筑热负荷和室内热环境的研究将对行业规范的编制和修订提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究背景、目的和意义
• 1.3 低温供暖末端装置的国内外研究现状
• 1.3.1 国外学者对低温供暖末端装置的研究现状
• 1.3.2 国内学者对低温供暖末端装置的研究现状
• 1.3.3 低温供暖末端装置研究存在的问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 课题研究方案及计算条件确定
• 2.1 课题研究方案
• 2.2 计算条件的确定
• 2.2.1 计算所用建筑参数的确定
• 2.2.2 建筑围护结构表面换热系数的确定
• 2.2.3 模拟用室外参数的选取
• 2.2.4 模拟用热源参数的确定
• 2.3 本章小结
• 第3章 低温供暖房间热平衡模型的建立和验证
• 3.1 物理模型的建立
• 3.2 数学模型的建立
• 3.2.1 辐射供暖传热数学模型的建立
• 3.2.2 对流供暖传热数学模型的建立
• 3.3 模型计算程序的建立
• 3.4 模型的实验验证
• 3.4.1 实验条件
• 3.4.2 实验过程
• 3.4.3 实验结果及分析
• 3.4.4 模型的实验验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 应用低温供暖末端装置的建筑热负荷分析
• 4.1 低温供暖末端装置稳态传热分析
• 4.1.1 不同供暖末端房间的稳态温度值
• 4.1.2 模型房间热负荷分析
• 4.2 低温供暖末端装置动态传热分析
• 4.2.1 不同供暖末端房间的动态温度和热负荷变化
• 4.3 本章小结
• 第5章 应用低温供暖末端装置的建筑热环境分析
• 5.1 室内热环境的研究方法
• 5.1.1 室内热环境评价指标——PMV-PPD 指标
• 5.1.2 低温供暖房间室内热环境研究基础资料
• 5.2 低温供暖房间稳态传热下的室内热环境研究
• 5.2.1 低温辐射供暖房间稳态传热下的室内热环境研究
• 5.2.2 低温对流供暖房间稳态传热下的室内热环境研究
• 5.3 低温供暖房间动态传热下的室内热环境研究
• 5.3.1 严寒地区低温供暖房间动态传热下的室内热环境研究
• 5.3.2 寒冷地区低温供暖房间动态传热下的室内热环境研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢