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新型复合辐射供暖板构造热工性能数值模拟与实验研究

作　者: 费玉敏
导　师: 王随林
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 新型构造辐射墙面地面供暖数值模拟实验
分类号: TU832.16
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着以低碳排放为特征的舒适节能型绿色建筑的发展和可再生能源与低品位热能开发利用技术进步及城市能源结构多元化发展，以及十二五提出的以提升循环经济和节能减排的技术支撑能力为目标，低温热水地面辐射供暖作为舒适节能、适合低品位热能利用的供暖方式，越来越得到广泛应用。特别是目前暖通空调领域提出的温湿度独立控制和高温供冷、低温供暖新的设计理念，使建筑供暖供冷向用能方式更加合理的方向发展，而辐射供暖供冷方式进一步显现出发展优势，同时也对辐射供暖技术提出更高要求。本文提出了新型复合辐射供暖板构造，采用理论与实验研究相结合的方法，研究便于施工检修、承压能力强、适用于各种面层的新型复合辐射供暖板构造及其热工性能，为辐射供暖技术的发展提供技术支持。建立了辐射供暖实验样板间和新型复合辐射供暖板构造的实验系统，对采用木地板和瓷砖为面层的地面辐射供暖，以及采用有孔蜂窝铝板和无孔蜂窝铝板为面层的墙面辐射供暖系统进行热工性能实验。得出不同供回水平均温度下，新型复合辐射供暖构造辐射板表面温度分布、热流密度分布规律。建立新型复合辐射供暖构造的物理模型和数学模型，采用有限元法，应用Ansys软件，对新型复合辐射供暖构造热工性能进行数值模拟，得出热工性能随水温、管径、管间距、面层、特质均热保温层结构厚度、保温层厚度、铝箔厚度的变化规律，并给出各种拟合关系式。将数值模拟与实验研究结果进行比较，修正数值模拟的模型以减小误差，采用修正后的模型对不同水温、不同室温下的木地板面层、瓷砖面层、有孔蜂窝铝板和无孔蜂窝铝板进行热工性能数值模拟，给出工程设计选用表。对新型复合辐射供暖板构造进行经济性分析，得出新型复合辐射供暖板构造不仅具有已有干式薄型构造易检修和轻薄的特点，还具有承压能力高、耐久性好、防火、蓄热与均热能力强、又可利用工业废弃物为原材料、初投资低等显著优点。研究结果为辐射供暖技术发展及其推广应用提供了依据，为低品位能源与可再生能源的利用提供了技术支持。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第1章绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-12
    1.1.1 现代舒适节能型建筑的发展  9
    1.1.2 可再生能源与低品位能源的发展  9-10
    1.1.3 供热收费制度的改革及分户热计量的发展  10-11
    1.1.4 低温热水地面辐射供暖优势  11-12
  1.2 国内外研究与发展状况  12-20
    1.2.1 地面辐射供暖传热过程研究及传热特性测试  12-14
    1.2.2 地面辐射供暖系统运行调控方式  14-15
    1.2.3 地面辐射供暖构造研究与发展状况  15-20
  1.3 课题来源  20
  1.4 主要研究内容和研究方法  20-21
第2章新型辐射供暖构造方案  21-23
  2.1 辐射供暖构造方案  21-22
  2.2 辐射供暖系统构造特点  22-23
第3章新型辐射供暖系统实验设计及方法  23-34
  3.1 新型辐射供暖系统实验设计  23-25
    3.1.1 辐射供暖管路系统实验设计  23-24
    3.1.2 辐射供暖系统原理图  24-25
  3.2 实验仪器设备及材料  25-27
    3.2.1 实验仪器与设备的标定  25
    3.2.2 仪器设备材料表  25-27
  3.3 实验测试  27-31
    3.3.1 实验测试方案  27-28
    3.3.2 实验数据整理  28-31
  3.4 误差分析  31-34
    3.4.1 热电偶系统误差  31-32
    3.4.2 热电偶测温随机误差  32-33
    3.4.3 流量测量误差  33
    3.4.4 热电偶测热流密度误差  33-34
第4章地面辐射供暖实验结果与分析  34-40
  4.1 地面辐射供暖实验结果  34-36
    4.1.1 木地板面层实验结果  34-35
    4.1.2 瓷砖面层实验结果  35-36
  4.2 地面辐射供暖实验结果分析  36-39
    4.2.1 辐射面温度、热流密度随水温变化  36-37
    4.2.2 地面辐射供暖辐射传热比例  37-39
  4.3 本章小结  39-40
第5章墙面辐射供暖实验结果与分析  40-46
  5.1 墙面辐射供暖实验结果  40-42
    5.1.1 有孔蜂窝铝板辐射供暖实验结果  40-41
    5.1.2 无孔蜂窝铝板辐射供暖实验结果  41-42
  5.2 墙面辐射供暖实验结果分析  42-45
    5.2.1 辐射面温度、热流密度随水温变化  42-44
    5.2.2 墙面辐射供暖辐射传热比例  44-45
  5.3 本章小结  45-46
第6章新型复合辐射供暖板数值模拟分析  46-68
  6.1 数值模拟理论  46-48
    6.1.1 有限元法  46
    6.1.2 ANSYS 数值模拟分析过程  46-48
  6.2 数值模拟方法  48-52
    6.2.1 地面辐射供暖数值模拟方法  48-50
    6.2.2 墙面辐射供暖数值模拟方法  50-52
  6.3 数值模拟结果  52-67
    6.3.1 辐射供暖构造热工性能参数随水温变化  52-53
    6.3.2 辐射供暖表面温度、热流密度随管径变化  53-55
    6.3.3 辐射供暖热工性能随管间距变化  55-57
    6.3.4 辐射供暖热工性能随面层变化  57-59
    6.3.5 辐射供暖热工性能随特质均热保温层厚度变化  59-61
    6.3.6 辐射供暖热工性能随保温层厚度变化  61-64
    6.3.7 辐射供暖热工性能随铝箔厚度变化  64-67
  6.4 本章小结  67-68
第7章新型复合辐射供暖构造模拟结果与实验结果比较  68-79
  7.1 数值模拟结果与实验比较  68-70
    7.1.1 地面辐射供暖辐射面温度及热流密度比较  68-69
    7.1.2 墙面辐射供暖辐射面温度及热流密度比较  69-70
  7.2 数值模拟模型修正  70-71
  7.3 新型复合辐射供暖板构造工程设计选用数据  71-78
  7.4 本章小结  78-79
第8章经济与应用前景分析  79-82
  8.1 工程废物利用与造价分析  79-80
    8.1.1 工程废物利用  79
    8.1.2 造价分析  79-80
  8.2 应用前景分析  80-81
  8.3 本章小结  81-82
结论  82-84
参考文献  84-88
在校期间研究成果  88-89
致谢  89

新型复合辐射供暖板构造热工性能数值模拟与实验研究

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