地采暖地板蓄热性能模型构建与验证

【目的】提出一种基于密闭绝热检测室的地采暖地板蓄热性能检测方法,以实现地采暖地板蓄热性能的检测。【方法】首先,介绍密闭绝热检测室的结构以及地采暖地板蓄热性能检测方法。然后,构建检测室物理模型,根据流体力学定律建立三维非稳态传热的质量守恒方程、动量方程和能量守恒方程,并给出模型的边界条件和计算初值,将材种为白桦、水曲柳、西南桦和柞木的地采暖地板样本分别放置在检测室底部中心托举网上,作为内部热源,根据设定的数值模拟参数,通过流体力学计算软件FLUENT对所建立的地采暖地板蓄热规律方程进行迭代求解,对检测室内温度分布随时间变化的过程进行分析。最后,以第1 000步(步长为10 s)采样时刻为例,以平均相对误差和相关系数为评价依据,将检测室温度分布计算结果与地采暖地板蓄热性能分析仪的实测数据进行对比,从而评判所构架模型与检测仪器的一致性。【结果】相对误差均小于1.5%,相关系数均大于0.98。不同样本所对应的温度平衡时间计算值均小于实测值,不同样本所对应的平衡温度计算值也均小于实测值。【结论】所构建的模型和检测仪器能够准确反映不同材种地采暖地板样本对检测室内温度场变化规律的影响,并可实现不同材种地采暖地板蓄热性能的检测。

地采暖地板检测仪器设计与研究

针对市场采暖地板导热效能检测仪效率低、安全性差等问题,提出一种检测实木及实木复合地板导热效能的仪器。该仪器采用PID模糊控制算法,控制电热管热量输出,使检测室下腔长时间稳定于70℃,模拟室内地采暖地板热传导过程的环境,获取地板上表面温度变化曲线。通过对其控制系统进行硬件设计,可高精度的完成数据的采集,同时提高系统电气安全性。另外,为使监测效果更加直观、人机交互更加友好,设计开发了与上位机通讯、利用上位机实时显示测试地板温度曲线等特色功能。根据LY/T1700-2007地采暖用木质地板标准,用所测数据计算地采暖地板导热效能,优选出导热效能达到国际标准的合格产品,对规范地板市场及节约建筑物室内能耗具有重要意义。

蓄能采暖地板用相变材料TH29热特性的实验研究

在地板采暖中使用相变蓄能材料不仅可以实现舒适供热的要求，还可以很好的起到节能和调节能量分配的作用。对一种符合地板采暖的水合盐类相变材料TH29的热特性进行实验研究，测试TH29的蓄放热特性、循环熔冻的热稳定性；分析了自然冷却与受迫冷却两种冷却凝固方式下的材料温度的变化曲线、材料中不同位置处相变过程的滞后现象；实验结果得出，在本实验条件下，TH29经相当数量的溶化与凝固循环后，相变的可逆性较好，可以保持热特性的稳定。

木质地采暖地板蓄热性能检测及反演方法

【目的】基于传热反问题研究方法,采用BP神经网络对地采暖地板蓄热性能进行反演计算,为地采暖地板蓄热性能分析提供理论和方法支撑。【方法】基于CFD软件构建检测腔体数值模型,模拟获取结构单一样本在不同初始温度(50～130℃范围内每间隔5℃设定一个模拟工况)下散热形成的温度场分布数据,并将初始温度为50、60、70、80、90、100、110、120和130℃的温度场分布数据作为神经网络模型的训练集,初始温度为55、65、75、85、95、105、115和125℃的温度场分布数据作为神经网络模型的测试集。【结果】经反复训练比较,获取较优的神经网络模型,其测试集的平均相对误差(MRE)=0.68%,最大相对误差(MAE)=19.51%,均方误差(MSE)=1.18%,拟合度(R^2)=0.98。基于该神经网络模型,选取白桦、水曲柳、西南桦、柞木4种典型实木地采暖地板样本进行蓄热性能反演计算,结果显示4种实木地采暖地板的蓄热性能表现为柞木>西南桦>水曲柳>白桦。【结论】经训练的神经网络模型可有效预测不同地采暖地板的蓄热性能,基于BP神经网络反演地采暖地板蓄热性能的方法可行。

相变材料蓄能式低温热水采暖地板热性能模拟

提出了一种采用定形相变材料蓄能的低温热水采暖地板形式。为了研究定形相变材料蓄能式低温热水采暖地板的传热性能,建立了该地板的传热分析模型。分析了相变材料的相变温度对地板表面平均热流密度和蓄能比的影响;比较了相变材料潜热蓄能地板与混凝土显热蓄能地板的热性能差异。结果表明:定形相变材料地板停止加热后仍可以在较长时间内保持稳定的热流密度。同时定形相变材料地板具有较大的蓄能比,使其夜间蓄存的热量可被更多地用于日间供热。

基于ANFIS的木质采暖地板温度场预测分析

【目的】提出基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的木质地板蓄热性能温度场预测算法,为木质地板蓄热性能分析提供数据支撑。【方法】以地采暖地板蓄热性能分析仪密闭绝热圆柱腔为研究对象,在腔体内部布设由150个温度传感器组成的6层阵列,将腔体内部分为150个子空间。首先,将腔体内温度传感器序号和时间作为系统输入,传感器阵列采集的温度值作为系统输出,构建ANFIS温度场模型。然后,将所选用的训练数据输入模型,调整相应参数,完成封闭腔温度场时间模型训练。最后,将其他未参与训练数据输入到已训练好的模型中,得到预测值,并通过相应计算公式验证该方法对木质采暖地板温度场预测分析的适用性。【结果】温度场预测值拟合度达0.988以上,拟合误差也控制在较低水平,其中均方误差低于0.19%、最大相对误差低于1.22%、平均相对误差低于0.36%。【结论】基于ANFIS的封闭腔温度场预测模型能够完整表达出试验仪器腔体的温度场特征,且在建模的简化度、泛化能力和稳健性上均具有较好表现,能够用已被训练过的系统较好地对传感器任意时间点进行温度预测。

实木地采暖地板蓄热性能检测技术

【目的】提出一种基于密闭绝热腔体的实木地采暖地板蓄热性能检测方法,并开发采暖地板蓄热性能检测装置,为我国地采暖地板行业产品标准化提供借鉴。【方法】将密闭绝热腔体空间均匀分成L×M×N个小的空间区域,每个小空间内安装温度传感器。将加热到一定温度T_e的实木板材试件置于初始温度为T_0(T_e>T_0)的密闭绝热腔体中作为热源向外释放热量。当达到平衡状态后,通过传感器检测每个小空间的温度,根据前后变化的温度差、每个小空间的体积及空气比热容计算试件释放热量前后每个小空间内空气所吸收的热量。对每个小空间内空气吸收的热量进行累加,得出试件释放出的总热量,根据热量与质量比值,计算实木板材在该工况条件下的蓄热性能。【结果】在密闭绝热腔体初始温度20℃、试件温度70℃的工况条件下,对水曲柳、红松和白栎树种地采暖地板分别经过10次测试,得出3种实木地采暖地板的蓄热性能分别为105.70、106.27和101.99 J·℃^(-1)。【结论】基于对实木地采暖地板蓄热性能的检测方法及开发的检测装置,通过对3个树种地采暖地板蓄热性能的多次检测,检测数据方差均小于1.00,表明检测数据较为稳定,能够准确检测出某类树种采暖地板的蓄热性能参数并评价该类地板的蓄热性能。本研究提出的地采暖地板蓄热性能检测方法及开发的检测装置,可为行业或国家标准的建立提供分析方法与仪器,对我国地采暖地板行业产品标准化具有重要意义。

实木复合地采暖地板运行工况下的甲醛和VOC释放浓度

【目的】研究实木复合地采暖地板在冬季运行工况下室内温湿度变化及其对地板甲醛和VOC释放浓度的影响,为地采暖地板使用过程中的室内环境质量控制以及相关地采暖用地板的质量检测标准提供参考依据。【方法】构建一个面积约36 m^2的多层实木复合地板辐射供暖系统,供暖末端采用低温热水地板辐射形式。研究供暖季不同运行工况下(包括不同室外温度、不同系统供水温度等)室内温度和湿度分布以及实木复合地采暖地板中甲醛和VOC等有机污染物释放浓度的变化情况,分析地板辐射供暖系统的供热温度分布,探索多层实木复合地采暖地板甲醛和VOC的释放规律及相关影响因素。【结果】在40℃恒定水温地板辐射供暖条件下,室内平均初始温度为14.6℃,甲醛和VOC初始浓度分别为0.01和0.50 mg·m^(-3),随着持续供暖,室内温度逐渐升高,50 h后室内温度上升为20.3℃,甲醛和VOC释放浓度分别为0.04和0.70 mg·m^(-3),运行第20天甲醛和VOC释放浓度达到峰值,分别为0.05和0.86 mg·m^(-3)。在供暖温度上升至50℃时,50 h后室内平均温度为24.2℃,甲醛和VOC释放峰值浓度分别上升为0.11和1.01 mg·m^(-3),在试验供暖周期结束时浓度分别为0.03和0.72 mg·m^(-3)。甲醛和VOC释放浓度与室外温度和室内相对湿度具有一定正相关性,但其波动幅度较小。【结论】多层实木复合地采暖地板的甲醛和VOC释放与室内温湿度都具有正相关性,且受系统运行工况和室外环境的影响;当供暖系统运行温度较高时,在密闭的室内容易造成空气中甲醛等有机污染物含量超标,需进行开窗通风。本研究结果可用于指导实木复合地板采暖系统的使用以及地采暖用地板甲醛和VOC释放限量标准的补充。

基于TWSVM和模糊的木质采暖地板蓄热温度预测模型

【目的】围绕木质地板蓄热特性,针对木质地板蓄热后生成的温度场分布建立基于孪生支持向量机(TWSVM)和模糊算法的温度组合预测模型,为后续研究木质地板的蓄热规律提供有效分析手段。【方法】首先,将加热到设定温度的木质地板样本推送至地采暖地板蓄热性能检测仪器的检测腔内自由放热,利用仪器内呈多层环状分布的温度传感器阵列在时间和空间维度上动态提取温度值,并进行滤波降噪和归一化处理。其次,针对建模数据过多导致的TWSVM计算复杂度迅速膨胀问题,将试验数据均匀分块,每个分块数据中的验证集样本随机提取,剩余为训练集样本,采用TWSVM分别训练每个训练集样本,并用对应样本中的验证集进行泛化性验证,运用网格搜索法对TWSVM模型的核函数参数σ、惩罚参数γ和松弛因子ξ进行寻优。最后,基于模糊原理,对验证样本的输入空间构建高斯隶属度函数,并应用隶属度函数将模型预测结果进行模糊叠加,叠加后的输出作为模型最终训练结果。【结果】基于模糊的TWSVM方法预测时间维度下不同样本温度值的最大拟合度为99.59%,最小为98.92%,最长建模时间为186.90 s,最短建模时间为64.39 s;预测空间维度下不同样本温度值的最大拟合度为99.23%,最小为98.96%,最长建模时间为274.37 s,最短建模时间为93.30 s。【结论】TWSVM在计算中涉及矩阵求逆问题,适合对维数较小的数据样本进行建模,由于本研究木质地板蓄热特性需要的温度数据量较大,因此采用TWSVM直接对该试验数据进行建模具有较大局限性;引入模糊方法后,先将温度数据分别在时间和空间维度上分割成多个小的训练样本,然后对每个训练样本分别采用TWSVM建模和训练,根据模糊规则,以每个温度点在模糊函数上的隶属度叠加值来确定最终预测结果,可提高TWSVM方法建模的适应范围,并充分发挥其快速性和泛化性优势。

太阳能热水采暖地板的实践与应用

介绍了分体式太阳能热水采暖技术的组成、工作原理及运行,详细阐述了分体式太阳能热水系统的设计和在中低层建筑屋面中的应用,同时也阐述了地板辐射采暖的设计和应用,为人们进行节能建筑设计给予启迪和参考。

地板采暖地板层当量导热热阻的分析计算

用数值计算的方法计算了不同地面层材料和不同地板层结构的地表散热量。根据计算出的地表散热量求出了各种情况下的地板层当量导热热阻值,并用回归分析的方法拟合出了当量导热热阻值的计算式。

相变蓄能采暖地板的热性能研究

以相变蓄能地板采暖房间为背景,抽象出二维传热方腔模型并进行数值模拟,对比相变地板系统和普通地板系统蓄放热性能差异。分析相变材料导热系数、相变潜热和相变温度等物性因素对地板系统蓄放热性能的影响。研究结果表明相变地板系统蓄放热性能良好,腔内温度波动小,舒适性高。

低温热水地板辐射采暖系统在暖通工程中的应用

低温热水地板辐射采暖系统,就是拿低温热水当热媒,靠埋在地板下面的管道,以辐射形式把热量传到室内来供暖的一种系统。这系统在暖通工程里的应用可不简单,细致着,包含好多环节。 每一步均得要严谨的态度与专业的技能,这样才能保证系统能实现预期的采暖成效和节能的目标。 这篇文章深入地讲了低温热水地板辐射采暖系统于暖通工程里的具体运用办法,凭借具体的办法说明还有案例剖析,呈现出这个系统在提升室内舒服程度、达成高效节能以及优化建筑环境这些方面的长处。

用于地板辐射采暖的多元水合盐复合相变砂浆的制备及性能研究

本研究以地板辐射采暖为应用背景,Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O和Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O为原料,研发出一种新型无机水合盐复合相变砂浆。首先,采用物理共混法制备出二元混合熔融盐(80%Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O-20%Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O),并通过添加成核剂(2%Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O)优化其过冷度;然后,选择2~2.5 mm的膨胀珍珠岩对其进行吸附封装,得到定型复合相变材料;最后,将定型复合相变材料掺入砂浆中制备出复合相变砂浆。通过差示扫描量热法(DSC)测试,获得二元混合熔融盐、二元共晶盐和定型复合相变材料的相变焓值分别为229.1 J/g、214.1 J/g和156.7 J/g,通过电子扫描显微镜(SEM)对定型复合相变材料进行表征,发现膨胀珍珠岩与共晶盐相变材料相容性良好。所制备的复合相变砂浆的导热系数为0.63 W/(m·K),固态比热容和液态比热容分别为1.56 J/(g·K)和1.75 J/(g·K),传热系数为3.85 W/(m^(2)·K)。对复合相变砂浆进行了储热性能试验,发现与普通砂浆相比,复合相变砂浆可以更明显地减缓温度波动。在50℃恒温加热时,其冷端峰值温度比普通砂浆低2.5℃,在冷却时,其温度下降速率更小,说明复合相变砂浆具有良好的储热能力。将所制备的复合相变砂浆应用到间歇性地板辐射采暖中,可以在供暖时进行储热,使室内温度不至于过高,同时在停止供暖时释放热量,减缓室内温度降低速率,避免室内温度过低。复合相变砂浆的使用,能够在满足室内热舒适的同时抑制室内温度波动,实现热量的“移峰填谷”,减少供暖能耗,从而达到建筑节能的目的。

低温辐射地板采暖模拟及实验研究

介绍塑料低温辐射采暖地板的结构和特点,对其稳态传热建立数学模型,用VB编程进行数值计算,对不同的传热情况进行模拟。通过实验进行测试,得出不同工况下的地板表面温度分布。通过与数值解的对比,验证地板采暖数值计算的准确性。用模拟计算的方法分析不同地板内水流速、不同供水温度、不同室温对地板单位面积散热量的影响。结果表明:水流速在0.01～0.03m/s范围内为最佳选择。根据建筑物的采暖负荷,对于"三步节能"居住建筑,供水温度在28～30℃范围内完全可满足建筑物的供热负荷要求。低温辐射地板采暖可与热泵有效地结合起来,提高热泵机组的COP值,达到更好的节能效果。

蓄能地板辐射采暖系统热性能的研究

利用相变传热理论,建立起分析热盘管置于封装相变储能材料层中的储能采暖地板热性能的理论模型,采用焓分析法,数值模拟贮热介质在曲边边界条件下、不同的热边界条件的作用,探索蓄能地板在不同的管间距布置、不同的地板覆盖层和不同供热工况等各种因素对储能地板热性能及蓄热效果的影响规律。

新型(硬聚氯乙烯)低温地板采暖实验及理论分析

低温地板采暖系统与传统的采暖系统一样,从舒适性角度出发,地板表面温度有标准的温度范围,为了研究该新型采暖地板的热工性能,总结实际运行中的规律,该文通过实验及理论分析研究相结合的方法,得出了维持室温为18、20、22℃工况下地板表面及室内空气的温度分布,总结出地板的散热量与地板表面温度与室温温差之间的关系,以及地板的散热量与供回水温度和室温温差之间的关系。

兰州某教育园区综合体育馆采暖系统设计

以兰州某教育园区综合体育馆为例,介绍了综合体育馆在热源唯一的情况下根据综合体育馆建筑功能布置,同时考虑兰州位于西北寒冷地区的气候特点,在满足各功能分区设计参数的条件下,对整体采暖设计方案进行创新性优化,在同一建筑不同分区采用3种不同的采暖方式保证整体采暖系统,在满足实际使用需求的同时,达到经济合理、节能可靠的目的。

地采暖木地板释热温度场的BP神经网络预测

【目的】基于测试获取的有限点温度数据,采用BP神经网络对封闭腔内部时间和空间维度的温度场进行预测,为地采暖地板蓄热性能的分析计算提供理论和数据支撑。【方法】基于课题组自行研制的地采暖地板释热温度场测试设备,获取测试腔体内部测点的温度数据,并划分为神经网络训练集和测试集:时间维度上,将每个测点的三维空间坐标和该测点前3个时间节点的温度值作为输入,各个测点第4个时间节点的温度值作为输出,其中,前80组作为训练集,后28组作为测试集;空间维度上,均匀选出总量4/5测温点的数据作为训练集,剩余1/5测温点的数据作为测试集。基于训练集,分别建立时间和空间维度的BP神经网络模型,并由测试集完成对模型的验证。【结果】时间维度上,平均相对误差(MRE)=0.269 2%,最大相对误差(MAE)=5.916 0%,均方误差(MSE)=0.422 4%,拟合度(R^2)=0.998 7;空间维度上, MRE=0.364 2%,MAE=4.781 8%,MSE=0.521 9%,R^2=0.998 5。【结论】BP神经网络方法预测结果可信度较高,可有效获取地采暖地板检测腔体内部连续完整的温度场,为后续地采暖地板蓄热性能的分析计算提供理论和数据支撑。

相变储能地板热水采暖系统实验研究

相变储能地板能较大程度地提升地板蓄放热性能,优化太阳能与晚间低谷电能等非连续能源供暖。但是限于相变材料有效封装与整体融合问题,关于低温热水相变储能地板的研究还没有取得实际应用性的进展。本文采用差式扫描法选取癸酸为主体蓄热材料,以太阳能热水为热源,以双层毛细管网为散热末端,设计了一种新型相变储能地板热水采暖系统,在理论分析的基础上建立了实验平台,实际实测了相变储能地板热水采暖系统的蓄放热性能以及其对房间热性能的影响。研究表明:该相变储能地板系统具有良好的蓄放热性能,在8个小时蓄热与16个小时放热的稳定供暖循环中室内平均温度基本保持在15.6℃以上,热性能良好。新型相变储能地板热水采暖系统能够实现大跨度的间歇供暖,热损失小,在利用非连续能源采暖方面具有很好的应用前景。