【摘 要】
:
为减少煤炭等常规能源的消耗,我国明确提出了“双碳目标”作为能源结构调整优化的新方向,同时出台了煤电调峰等政策,推广使用电等高效清洁能源代替传统煤炭进行采暖。其中,固体蓄热电采暖在实现移峰填谷的同时降低采暖费用,但在使用过程中存在表面温度较高及放热过程不均匀等问题,无法在舒适性要求较高房间作为辐射末端进行供暖。作为数量较多、散热量大且供暖需求复杂的高大空间建筑,在使用传统供暖方式中存在垂直温差大、吹
【基金项目】
:
国家十三五重点研发课题“村镇电热直接转换供暖及蓄热技术研究”(2018YFD1100703);
论文部分内容阅读
为减少煤炭等常规能源的消耗,我国明确提出了“双碳目标”作为能源结构调整优化的新方向,同时出台了煤电调峰等政策,推广使用电等高效清洁能源代替传统煤炭进行采暖。其中,固体蓄热电采暖在实现移峰填谷的同时降低采暖费用,但在使用过程中存在表面温度较高及放热过程不均匀等问题,无法在舒适性要求较高房间作为辐射末端进行供暖。作为数量较多、散热量大且供暖需求复杂的高大空间建筑,在使用传统供暖方式中存在垂直温差大、吹风感严重、供暖费用高和供暖时段不连续等问题。综上,为高大空间寻求更低碳化、经济化和舒适化的采暖方式是建设的重点。因此本文提出了将固体蓄热与高大空间辐射供暖相结合的方案,将固体蓄热模块吊装在大空间顶棚处进行辐射供暖。既可以通过辐射传热方式解决高大空间对流采暖时存在的空气分层严重、上热下冷的问题,还可以降低大空间采暖的运行费用。同时夜间蓄热的模块在满足大空间日夜不同供暖需求的基础上,避免了辐射面温度太高带来的安全隐患。本文通过实验与模拟的方式,对固体蓄热辐射模块进行优化研究,并对模块在大空间的实际采暖进行热环境分析与舒适性研究。首先进行固体蓄热辐射模块的结构设计及运行实验,使用瞬态平面热源法导热仪进行蓄热材料和保温材料热物性的测量,对加热功率为100W、150W、200W、250W的模块进行6h蓄热实验,并选用150W功率的模块进行6h蓄热、18h放热实验。结果表明,蓄放热周期内加热面温度最高达205.8℃,纯放热7h内辐射面温度高于40℃,9h内辐射温度高于20℃,非辐射面外壳阻热效果良好。基于实验测试和传热学理论,运用软件建立模块传热模型,并通过误差分析验证了模型的准确性。随后,基于模块倾斜角度、蓄热体厚度、加热板位置和辐射侧保温棉厚度四个结构因素对模块进行模拟优化及加热功率的影响分析。模拟结果表明,模块辐射面水平朝下摆放时,辐射面温度处于有效辐射范围的时间最长,且水平摆放时的非辐射面平均温度最低,为56.2℃;随着蓄热体厚度的增加,模块各阶段的温变速率减小,5cm厚度蓄热体的有效辐射率为71.37%;加热板位置的改变对模块整体热变化影响较小,随着加热板内移,辐射表面及内部加热板最高温度减小、外壳最高温度增大;辐射面侧保温层厚度的影响随着厚度增加而减弱,厚度为1cm时的有效辐射率较其余厚度高。加热功率的增大使得模块各部分间的传热效率提高,模块各部分温度线性增长,有效辐射时间也随之延长。之后建立高大空间辐射供暖房间模型,将上述优化模型作为辐射单体应用于大空间,并对该空间进行运行周期内的热环境仿真。结果表明:除辐射板附近区域的垂直温差较小,工作时段结束时刻房间整体温度在12℃左右,24h内室内温度均高于5.6℃,满足防冻要求。室内空气存在微弱流动,除墙体附近向下冷气流,其余区域气流均匀分布且小于0.1m/s,同一水平面平均速度低于0.055m/s,符合ISO7730标准和设计规范对冬季室内平均风速的要求。最后,选用单块加热功率为150W、200W分别进行6h、8h蓄热,共四种运行方案,对比不同方案房间的热响应特性和工作区域的热舒适性。结果表明,蓄热时间越短、蓄热功率越大,房间速度场波动越大,功率为200W的两个方案的温度波动幅度明显大于150W功率方案,8h蓄热方案房间的有效供暖时间较长但在蓄热初始存在低于防冻温度的时段。四种运行方案下的大空间热环境均能满足两大主要供暖需求;基于供暖效果不保证率和操作温度,方案三的房间热舒适性明显优于其余三种方案,可满足90%以上人员的热舒适性需求;四种方案的温度不均匀系数均低于0.0022,温度分布均匀;方案二、三的速度场分布最均匀。本课题为固体蓄热技术在高大空间辐射供暖的应用研究和推广使用提供了理论基础。
其他文献
随着世界经济发展,环境与能源问题成为关注重点,液化天然气作为清洁能源被广泛应用。大型绕管式换热器是天然气混合冷剂液化的重要装置,并且螺旋管是绕管式换热器内的核心部件。大型绕管式换热器内的天然气一般处于超临界状态,而设计换热器的前提是需要掌握换热器内流动与换热规律。因此,本文对超临界甲烷在螺旋管内流动换热特性展开研究。首先,对超临界甲烷在不同压力下的物性进行查阅分析,重点分析了密度、定压比热、粘度以
采用高效节能的热泵技术以进一步降低供暖系统的能耗,对提高能源利用率和实现我国社会的低碳转型具有重要意义。与此同时,愈发严峻的环境问题也促使人们寻找环保的热泵替代制冷剂。CO2热泵由于具有环境友好、高温制热性和低温适应性良好等优势正在受到广泛关注。但是CO2热泵用于供暖时受限于系统较高的回水温度,导致气体冷却器出口的CO2蒸汽温度较高,节流损失严重,系统循环效率明显下降,严重掣肘了该技术的推广。为解
终端设备节能提效与电气化替代是中国实现“碳中和”、“碳达峰”的两个关键点。热泵技术契合高效与电气化使用需求,且以热泵为核心的户式空气源热泵冷热水两联供系统市场需求旺盛;同时,两联供系统设计优化和整体控制策略的理论研究仍显不足。因此,本文基于理论分析与仿真模拟,分析户式系统各部分特性,进而研究一次泵变流量系统的设计优化与整体性控制逻辑,以期减少系统能耗,促进两联供系统的发展。首先,建立两联供机组仿真
自新型冠状肺炎(COVID-19)疫情爆发以来,新冠病毒的传播感染途径和人均暴露水平引起了各界关注。本文通过搭建环境参数可控的小型实验台,以粘质沙雷氏菌为实验对象,采用重力沉降法和固体撞击法收集细菌,严格参照细菌培养技术和消毒杀菌等流程,利用控制变量法探究不同环境因素下封闭空间中细菌的传播特性和浓度分布,以期获得一定规律。首先,展开了空气温度、相对湿度及气流速度对封闭空间中细菌传播和浓度分布的实验
随着农村地区集中清洁供暖改造的大面积进行,与之相匹配的运行调节方案成为了新的严峻挑战。为了更精准的按需供热,需要对热负荷进行准确的短期预测,以优化热量分配,减少不必要的能耗。目前的热负荷预测对象多为城市集中供暖系统,缺乏对农村住宅的热负荷预测研究。因此,如何建立一个新的具有良好性能的农村住宅热负荷预测模型是本文的主要研究内容。本文以山西省忻州市焦家庄村煤改空气源热泵项目实测热负荷数据为基础,采用分
运用于集中供热换热站的大温差吸收式换热机组将吸收式热泵和间壁式水—水换热器结合,利用吸收式循环特性突破传统换热站内间壁式换热器的换热极限,将一次网回水温度降至二次网回水温度以下。该技术在不消耗额外能源情况下,解决了城市供热系统扩张改造时热源匮乏、管网输热能力不足的问题,同时有利于热源处对工业余热、废热的回收利用,提高城市热电联产的能源综合利用效率。目前大温差机组在换热站的运用仍在推广阶段,国外甚至
厨房是住宅建筑的重要组成部分,烹饪过程产生的废热、湿气和油烟污染物等严重影响人们的身体健康。厨房环境问题不容忽视,而吸油烟机作为住宅厨房中重要的通风设备,承担排除室内污染物、维持良好厨房环境的主要任务。本课题针对烹饪期间住宅厨房环境恶化的问题,以烹饪全周期为研究对象,从厨房环境变化特性、吸油烟机性能评估及风量调控三个方面开展研究工作,为中式住宅厨房环境的改善提供初步依据。本课题基于搭建的中式住宅厨
甲烷是一种强烈的温室气体,以20年尺度计算,其温室效应是二氧化碳的84倍,甲烷排放在目前人为感知的温室气体全球变暖中的贡献率达到了25%。为保证碳中和目标的顺利实现,我国在十四五规划中明确提出加强甲烷控排的要求,并在《中美联合宣言》承诺加强化石能源甲烷排放测量,设计甲烷减排方案。油气行业作为我国主要甲烷排放源,已在上游生产加工环节展开了大量减排研究工作,而下游输配环节相关研究仍是一片空白。中国城燃
抗战爆发后,由于动荡的社会环境,自由主义作家或前往大后方,或去往解放区,大都未进行小说创作。而留在“孤岛”的自由主义作家却凭借他们所处的历史语境展现了自由主义作家的创作活力。他们的小说创作因为多重的主题、感伤的氛围、反讽的抒情语言、历史思索的意识等成为抗战时期小说创作中的独特存在,代表了自由主义文学创作在现代文学第三个十年的最高成就。本文试图从创作语境、身心体验、创作主题、文本形式与美学特质等五个
建筑部门的能源消耗在社会总能耗中占有很大比重,因此,在“3060双碳”战略目标下,降低建筑部门的能源消耗尤为重要。为降低建筑部门能耗,早日实现建筑部门碳达峰和碳中和的目标,需加快推进可再生能源在建筑部门中的应用。其中,地热能资源丰富,具有分布广、储量大和稳定可靠等特点,在建筑部门得到了广泛应用。在建筑部门地热能开发利用过程中,相比于传统浅层地源热泵系统,中深层地热地埋管供热系统作为一种新型供暖技术