事故工况中供暖建筑物热力模型的降阶研究

发布时间：2020-06-20 19:50

【摘要】：截止到2017年集中供热面积达到83.1亿m~2,其中不乏供热面积超过1亿m~2的供热系统。大型集中供热系统元件众多,导致供热事故发生频率高,影响范围大。供热质量的要求也随着居民生活水平的提高而逐渐提高,对供热事故的容忍度逐渐降低,供热可靠性研究也更着重于反映供暖建筑物对事故工况的响应。但是,传统研究中所采用的1阶数学模型失真较严重,而大规模的供热系统事故工况研究也无法承受高阶数学模型的复杂度,为了适应大规模供热系统事故工况的仿真计算,本文旨在降低供暖建筑物热力模型的阶数,提高计算效率。通过对影响供暖建筑室内温度的因素的分析,建立建筑传热模型。基于热容量质点法,建立围护结构的动态传热模型、散热器动态传热模型和室内空气的热平衡方程,并且采用状态空间法构造供暖建筑物热力过程的状态空间模型。以长春某节能建筑为研究对象,建立了以建筑的房间为每个空间单元的高阶热力模型。并且通过对高阶模型的降阶处理,建立了将整栋建筑看作一个空间单元的8阶及2阶热力模型。通过对典型房间的实测温度数据与模拟数据的对比分析,时域上在验证了高阶模型验证了8阶及2阶模型的精度。并且,为了进一步验证降阶模型的精度,绘制了高阶模型,8阶模型及2阶模型以室内空气的得热量作为状态空间方程的输出,室外温度作为激励的Bode图,通过对3种模型频率特性的分析,验证了降阶模型的合理性。经实验验证,8阶模型和2阶模型均具有较高的精度,能够较准确的反映供暖建筑物在事故工况下的室内温度变化规律,而2阶模型由于计算复杂度更小,因此更适用于大规模供热系统的事故仿真研究,提高计算效率。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU995
【图文】：

示意图,空间离散,外墙,示意图

于两种围护结构的蓄热特性的不同，造成其对室内温度等，由于其蓄热特性小，在事故工况下，这些围护结构文对其动态传热过程做不同的处理。蓄热特性的围护结构性的围护结构主要包括外墙、屋面、地板、隔墙以及天构，采用热容量质点法，忽略冷桥的影响，将多维传热、地面及内墙等划分成若干层，认为各层的热量集中在代表这层的温度，即考虑各个质点间的热平衡，建立室，求解温度。2-1 所示，以外墙为例，将其分为四层，建立各个温度节内温度节点 1 得热量=室内空气与围护结构内表面的对获得的透过外窗的太阳辐射得热+温度节点 2 向温度节)所示。

动态传热,散热器,物理模型

图 2-2 散热器动态传热物理模型流换热，如式(2-23)所示，将热量从：2 g( ) ( fw w ra r r f w g hdtc G h f t t c G t td= + 器内热媒的热容，J/(kg·°C)；器内热媒的质量，kg；度，°C，取供、回水温度的平均值器外壳内表面与热媒的对流换热系散热器的散热面积，m2；器外壳内表面的温度，°C；的质量流量，kg/s；导热的形式，如式(2-24)所示，从散 tr1：2r rdt

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