《农村住宅不同采暖方式的对比分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《农村住宅不同采暖方式的对比分析（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、农村住宅不同采暖方式的对比分析*基金项目：国家“十一五”科技支撑筹划子专项（BAJ08B12），国家住房和城乡建设部科技支持筹划（-K6-11），国家外国专家局重点项目（DZ2100070）资助。作者简介：张雪研（1984年生），女，研究生研究生，重要从事相变储能方面的研究。沈阳建筑大学 张雪研，冯国会,冯革宇，刘博智,李旭林,胜兴摘 要：为实现农村建筑节能的目的,对同一建筑的不同采暖方式进行对比分析，找出既高效又节能的采暖方式。本文以数值传热学理论为基本,运用计算流体力学软件模拟农村住宅室内的三维温度场，定性分析室内温差波动的大小及温度分布的均匀性。以模拟数据为根据,分析判断哪种采暖方式才干
2、达到人们的舒服度规定。最后,模拟数据显示,火炕和火墙联合供暖的方式在水平方向和竖直方向均可以达到人们对室内热舒服度的规定,并且火墙的两侧面同步对室内和门厅供暖,火墙比土暖气有较高的热运用效率，实现了农村建筑节能。核心词:数值模拟；温度场；温差波动;采暖方式随着经济的发展,人民生活水平的提高，国内采暖范畴日益扩大,特别是农村地区,由于农村建筑围护构造的能耗增长,致使采暖能耗迅速增长。由于人们对室内环境的舒服度规定越来越高,相应的建筑能耗(空调、采暖能耗)也随之增高,导致能源消耗过快,环境污染加剧。因此在十一五期间,要实现全国节能的目的,一方面要解决农村的采暖能耗问题。国内农村的重要采暖设备涉及:
3、多种形式的土暖气、火墙、火炕等。虽然火墙、火炕、土暖气的采暖方式存在污染环境的问题,但是在采暖季仍然可以满足人们对室内舒服度的规定。目前火墙这种农村住宅中最重要、最有效的供暖设施,逐渐被某些农民盲目地用土暖气来替代,导致空气污染明显加重,采暖支出大增。本文以数值传热学理论为基本,应用计算流体力学软件模拟两种采暖方式对室内温度场的影响，并进行室内温度波动状况的对比分析。得到两种工况下的室内温度分布状况，为研究火炕和火墙联合供暖的优越性提供了数值模拟根据。 建立数学模型及计算措施1.1 数学模型以北炕建筑中西侧的房间为研究对象,见图1给出了两种工况下的建筑平面图,基本条件相似:房间的建筑面积为3.
4、0.0;层高为.8m;在南墙上有一扇双层木窗,其尺寸为151.2;北墙、南墙、西墙为外墙，东墙为内墙;火炕靠北侧，其尺寸为.5m2.0.7m。工况一：火炕和火墙联合采暖方式;火墙位于东墙的内墙侧,尺寸为2.0m0.2m2.0。工况二:火炕和土暖气的联合采暖方式；散热器位于南侧双层木窗下明装,采用四柱型散热器,长1m。12计算措施及控制方程运用有限容积法将所计算的区域划提成一系列控制容积,每个控制容积均有一种节点作代表,通过守恒控制方程对控制容积做积分导出离散方程，给出离散方程的物理系数,进行计算。采用SIMLEC算法和交错网格技术来实现压力和速度的解耦，以避免不合理压力及温度场的浮现。同步考虑
5、对流和辐射，建立控制方程: (1）对流换热系数; 辐射系数流体侧的换热方程为： (2)1.3 设定边界条件一方面对房间的基本条件做出抱负的假设：(）室内空气流动不随密度的变化而变化；(2）假设供暖设施在供暖时刻是稳态的;（)在门窗不启动的状况下,将门窗与墙体看作一种整体。在不启动门窗的条件下,设该模拟房间的边界温度值分别为:东墙内表面290，西墙内表面4K，南墙内表面290K,北墙内表面23K，顶棚内表面287K，地面85K。工况一：火炕的表面温度为30K，火墙的表面温度为10K。重要是辐射换热。工况二：火炕的表面温度为03K，散热器的表面温度为328K。由辐射换热和对流换热构成。并且分别给出
6、辐射换热系数和对流换热系数。 数值模拟对这两种采暖方式在采暖时刻分别采用三维稳态温度场模拟，获得有效采暖方式的数值根据。筹划在两个房间内,分别取0.5m、y=.m、z=1.4m处的平面为讨论对象。如图所示，得到不同工况下，同一平面内不同高度的温度值,分别记录温度值的变化,并绘制不同工况下同一平面内的温度场曲线。根据温度场分布的状况,分析采暖房间内的温度波动状况,并将两种工况进行对比分析。 经Fluent计算流体力学软件模拟计算，得到如下成果如图所示: 图 05m处的温度分布曲线x=0.5m处，即与北墙相距0.5m且平行于北墙的平面(如图)。由图可以看出,同一平面内沿高度方向室内温度的变化状况。
7、工况一的垂直平面内温度场分布较平缓,温度维持在289K到291之间,温差仅为。而工况二的垂直平面内温度场分布差别较大,在接近西墙,地面以上垂直区域温度仅为286k,温差达到8,是工况一的4倍。在工况一中,所取平面是火炕和火墙联合供暖的纵平面,而在工况二中此平面仅是火炕供暖的纵平面。因此,在供热的时候，工况一有两个辐射换热面，共同维持室内温度的恒定,温度波动较小,并且可以达到人们对室内热舒服度的规定。 图 y15m处的温度分布曲线 =1.m处,即与西墙相距.5且平行于西墙的平面(如图),两个工况下,所取平面均为室内某一竖直平面。由图可以看出，工况一中，沿垂直方向的温度场几乎没有什么变化,温度维持
8、在90到21K之间，温差仅为1。而在工况二中的同一位置，温差波动较大，为10，且温度分布不均，接近散热器的位置,温度较高为304,而接近北墙侧的室内温度较低为286K。虽然在工况二中有散热器与室内空气进行对流换热,但是并没有达到抱负的效果,反而增长了温差,增大了温度波动。人们在这样的房间内活动并不感到舒服。 图5 z=1处的温度分布曲线z1.4m处,即为高出地面1m的水平面(如图2）。由图5可以看出,在人们活动的中心区域,工况一的温差波动较小，仅为2。而工况二中的水平位置,温差大小与图同样，也为1。在工况二的条件下，接近西墙和北墙内侧的区域，温度极低，仅为25。由于散热器散发的热量不能与此区域
9、的冷空气进行热量互换,致使温度不能均匀分布。因此，采用火炕和暖气的采暖方式未能使室内的温度分布均匀。解决此问题的有效措施是在西墙温度低处另加一组散热器,调节室内温度。3 结论根据本文所模拟的数据得出如下结论：（）采用火炕和火墙的联合供暖方式,可以使室内温度维持在一种比较稳定的范畴内,温差波动较小,可以达到人们对室内热环境的规定。（2）采用火炕和土暖气的供暖方式,室内温差波动较大，温度场分布不均匀,使人们只能集中在温度相对较高的区域活动。要解决局部温度较低的状况，可以在温度低的位置再加一组散热器,有助于室内热环境质量的提高；但是又增长了采暖的能耗。（3）根据上述对比分析,某些农民用土暖气替代火墙
10、取暖，是一种盲目的做法。分析表白,火墙是农村采暖设备中最有效的采暖方式之一。(4)采用火墙采暖是一种符合可持续发展理念、能以较低的成本和可再生能源的消耗解决众多民众生存条件的采暖方式，对其进行进一步研究和技术提高,将会具有重要的社会、环境和经济价值。参照文献1 北京土木建筑学会主编. 新农村建设建筑节能技术M北京：中国电力出版社,2 杨旭东,单明,李涛等.新农村房屋节能技术M 北京：中国社会出版社，3 蒋崇林，许凡晓,宋秋等人 农村能源实用技术文集 农村能源杂志社1月4陶文铨.数值传热学. 西安:西安交通大学出版社.5 王福军.计算流体动力学分析北京:清华大学出版社, Flent nc. GAMIT odlin udeM.NH:uet I.,7李威,冯国会等.炕采暖房间自然对流温度场不均度模拟J沈阳建筑大学学报,8韩占忠,王敬,兰小平.luent流体工程仿真计算实例与应用M.北京：北京理工大学出版社,作者简介：张雪岩,女，9年10月生,研究生研究生邮编：1 电话：通讯地址:沈阳市浑南新区浑南东路9号 沈阳建筑大学环境学院 电子邮箱:
