严寒地区某被动房复合系统传热特性及优化模拟研究

发布时间：2022-02-17 21:22

　　近年来,德国的被动房技术在国内不断地被推广应用。被动房围护结构保温性能较高,室内环境及热舒适备受关注。本文采用数值模拟方法,分析严寒地区代表性城市——哈尔滨市某被动房辐射供暖/供冷-置换通风复合系统的室内环境状况,提出合理的改善建议。首先,建立了被动房顶棚辐射供暖传热模型,并分别模拟供水温度为30℃、31℃、32℃三个工况时表面温度分布情况,与实验数值进行对比,验证模型的可靠性。其次,利用建立的辐射供暖传热模型,模拟回型布管方式和平行型布管方式辐射顶棚表面温度分布。结果表明,采用平行型盘管布置方式,表面最大温差是6.5℃;而采用回型盘管布置方式时,顶棚表面最大温差为1.7℃,建议在辐射供暖/供冷系统设计时采用回字型布管方式。同时模拟分析了供水温度、管间距、管径、管内流速及管道埋深对顶棚辐射供暖/供冷系统传热特性的影响。并进行了影响因素灵敏度分析,发现供水温度对供暖量的影响程度最大,其次是管径、管内流速,当进行优化设计时,应优先考虑供水温度。第三,建立了辐射供暖/供冷+置换通风复合系统耦合传热模型。并针对地板供暖+置换通风（系统1）、顶棚供暖+置换通风（系统2）、地板+顶棚供暖+置换通风... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内外研究现状综述
    1.3 研究内容
第2章 辐射供暖系统传热模型建立与验证
    2.1 顶棚辐射传热机理
        2.1.1 第一阶段传热过程
        2.1.2 第二阶段传热过程
        2.1.3 第三阶段传热过程
    2.2 Comsol软件简介
    2.3 控制方程
        2.3.1 非等温管道流模型
        2.3.2 固体传热模型
    2.4 传热模型的建立与验证
        2.4.1 物理模型的建立
        2.4.2 定义材料参数
        2.4.3 边界条件设置
        2.4.4 网格剖分及网格无关性验证
        2.4.5 模型验证
    2.5 本章小结
第3章 辐射供暖系统传热特性研究
    3.1 辐射供暖系统设计问题分析
        3.1.1 常见的布管形式
        3.1.2 不同布管方式模拟分析
    3.2 辐射供暖系统的传热特性
        3.2.1 供水温度对顶棚辐射传热特性的影响
        3.2.2 管内流速对顶棚辐射传热特性的影响
        3.2.3 管径对顶棚辐射换热特性的影响
        3.2.4 管间距对顶棚辐射换热特性的影响
        3.2.5 埋管深度对顶棚辐射换热特性的影响
    3.3 影响因素灵敏度分析
    3.4 本章小结
第4章 复合系统室内热环境CFD模拟
    4.1 物理模型建立
    4.2 数值计算模型建立
        4.2.1 基本假设
        4.2.2 流体控制方程
        4.2.3 湍流模型
        4.2.4 辐射模型
    4.3 网格无关性验证
    4.4 三种复合系统室内热环境模拟分析
        4.4.1 温度场分布
        4.4.2 垂直温度场分布
        4.4.3 速度场分布
        4.4.4 平均辐射温度分布
        4.4.5 PMV分布
        4.4.6 PPD分布
    4.5 本章小结
第5章 复合系统室内热环境优化模拟分析
    5.1 正交试验方法
        5.1.1 基本原理
        5.1.2 正交表
        5.1.3 正交试验步骤
        5.1.4 正交试验结果分析方法
    5.2 试验方案设计
        5.2.1 冬季工况
        5.2.2 夏季工况
        5.2.3 典型截面及空间点的选取
    5.3 顶棚辐射-置换通风复合系统优化模拟
        5.3.1 冬季试验结果分析
        5.3.2 夏季试验结果分析
        5.3.3 最优方案模拟结果分析
    5.4 地板辐射-置换通风复合系统优化模拟
        5.4.1 冬季试验结果分析
        5.4.2 夏季试验结果分析
        5.4.3 最优方案模拟结果分析
    5.5 顶棚-地板表面温度探讨
        5.5.1 研究方案确定
        5.5.2 规范中热环境评价指标探讨
        5.5.3 被动房热环境评价指标探讨
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]地板辐射供冷+置换通风复合式系统供冷性能的数值分析[J]. 栗浩.  节能. 2019(12)
[2]地板辐射供冷和置换通风复合空调系统研究[J]. 陈刚,李建东,王汉青,任雪妍.  建筑热能通风空调. 2019(11)
[3]严寒地区被动房辐射楼板换热性能实验研究[J]. 吉玉辰,王昭俊,苏小文.  煤气与热力. 2019(08)
[4]严寒地区被动式超低能耗住宅冬季室内环境研究[J]. 王昭俊,吉玉辰,薛庆雯,余志义.  暖通空调. 2018(04)
[5]太阳辐射对辐射顶板供冷能力和负荷的影响[J]. 黄小君,李念平,郑德晓,潘楚阳.  太阳能学报. 2017(07)
[6]顶板和地板辐射供冷方式下的室内热舒适研究[J]. 杨冬,张艳,聂怡丹.  山东建筑大学学报. 2017(02)
[7]辐射空调房间供暖期室内热环境及通风效率实验研究[J]. 吴小舟,孙雪丰,王沣浩.  制冷学报. 2017(01)
[8]壁面辐射供冷加独立新风空调的数值模拟研究[J]. 赵建会,张燕燕,张金明,王登山.  制冷与空调(四川). 2016(01)
[9]徐伟:建筑节能的发展目标是近零能耗[J]. 陈向国.  节能与环保. 2015(10)
[10]考虑向下传热的辐射地板传热分析[J]. 彭钦磊.  供热制冷. 2015 (09)

硕士论文
[1]辐射供冷与置换通风复合系统室内热环境特性研究[D]. 胡小倩.重庆大学 2017
[2]双面辐射供冷供暖室内热环境及躺卧人体的热舒适实验研究[D]. 丁艳蕊.重庆大学 2014
[3]基于CFD的地板辐射供冷条件下置换通风的热舒适模拟[D]. 张吉超.山东建筑大学 2012
[4]双面辐射供冷系统换热性能研究[D]. 刘海.重庆大学 2011
[5]冷却顶板供热工况室内热环境及人体热舒适实验研究[D]. 王硕.天津大学 2009



本文编号：3630125