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        電地暖溫度場數(shù)值模擬及軟件分析

        2019-01-08 05:35:08李貴燕羅勇
        建材與裝飾 2018年48期
        關(guān)鍵詞:室內(nèi)空氣穩(wěn)態(tài)外墻

        李貴燕羅勇

        (1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西渭南 714000 2.石家莊鐵道大學(xué) 河北石家莊 054300)

        1 電地暖的優(yōu)缺點(diǎn)

        電地暖以其節(jié)能、環(huán)保、舒適、健康等特點(diǎn),迅速進(jìn)入采暖市場,取得了人們的認(rèn)可。電地暖以其優(yōu)于水地暖的多項(xiàng)優(yōu)勢,占據(jù)了大部分地暖市場的份額,再加上天燃?xì)獾牟粩酀q價(jià),電地暖作為節(jié)能舒適的采暖方式取代傳統(tǒng)采暖的趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。

        2 電地暖數(shù)值模擬及分析

        2.1 研究目的

        本文主要目的是研究電地暖在運(yùn)行一段時(shí)間后,室內(nèi)溫度的變化。而要求出室內(nèi)溫度的變化,需要求出地板的導(dǎo)熱量,地板與室內(nèi)空氣的對流換熱量,地板與周圍墻壁的輻射換熱量,外墻的蓄熱量,室內(nèi)空氣的蓄熱量,及傳出的熱量。因此需要知道5個(gè)特征點(diǎn)的溫度,即:地板上表面的溫度,地板下表面溫度,室內(nèi)空氣的溫度,外墻內(nèi)表面溫度,外墻外表面的溫度。

        2.2 房間模型的建立

        選取一間簡易的房間作為研究對象,構(gòu)建模型如圖1。

        圖1 地板采暖簡易模型

        2.3 熱平衡方程

        步驟如下:

        (1)首先給定空氣初始溫度和相關(guān)邊界條件;

        (2)計(jì)算室內(nèi)的穩(wěn)態(tài)溫度分布;

        (3)把室內(nèi)溫度場的穩(wěn)態(tài)解作為初值,將非穩(wěn)態(tài)特征點(diǎn)溫度代入,進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算;

        (4)將得到的室內(nèi),地板及墻體各表面溫度,代入能量平衡方程,求解各特征點(diǎn)的溫度;

        (5)2次計(jì)算誤差小于0.001,轉(zhuǎn)入下個(gè)時(shí)間步;否則將得到的值作為初值,繼續(xù)計(jì)算;

        (6)得到結(jié)果并輸出,同時(shí)繪制溫度的變化曲線。

        2.4 參數(shù)選取依據(jù)

        表1 計(jì)算房間的相關(guān)參數(shù)

        3 數(shù)據(jù)分析

        3.1 特征點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律

        圖2 加熱功率對室內(nèi)升溫速率的影響

        結(jié)論:程序所得數(shù)據(jù)顯示,隨著時(shí)間的延長,各特性征點(diǎn)溫度越來越高,到加熱3h以后,變化得越來越緩慢,說明室內(nèi)已基本達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。

        3.2 加熱功率對室內(nèi)升溫速率的影響

        圖3 加熱功率對室內(nèi)升溫速率的影響

        結(jié)論:程序所得數(shù)據(jù)顯示,在其他條件不變時(shí),加熱的功率越大,室內(nèi)升溫越快,加熱一段時(shí)間后,達(dá)平衡,溫度趨于不變。

        研究結(jié)論:

        本文的創(chuàng)新工作是系統(tǒng)地分析電地暖在不同的加熱功率、不同的地板厚度、不同的室外溫度、不同的地板材質(zhì)時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行過程中,室內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化情況和各部分熱量所占比例。主要結(jié)論如下:

        (1)在初始參數(shù)均為地板厚度30mm;功率150W/m2;室外溫度-8℃;相對誤差0.001時(shí),隨著時(shí)間的延長,各特性征點(diǎn)溫度越來越高。

        (2)在初始參數(shù)均為地板厚度30mm;室外溫度-8℃;相對誤差0.001時(shí),隨著電纜加熱功率的增大,室內(nèi)升溫越快。

        (3)在初始參數(shù)均為電纜加熱功率150W/m2;室外溫度-8℃;相對誤差0.001時(shí),隨著地板厚度的增大,室內(nèi)升溫越慢。

        (4)在初始參數(shù)均為電纜加熱功率150W/m2;室外溫度-8℃;相對誤差0.001時(shí),隨著地板的導(dǎo)熱系數(shù)的增大,室內(nèi)升溫越快,但影響并不大。

        (5)在初始參數(shù)均為地板厚度30mm;功率150W/m2;相對誤差0.001時(shí),隨著室外溫度的升高,室內(nèi)升溫越快,相同時(shí)間達(dá)到的室內(nèi)溫度越高。

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