Layout Optimization of Riverside Residential Area Based on Thermal Comfort: A Case Study of Nanhua Village, Shenzhen

Based on the previous researches on building layout with thermal comfort, this paper Stud Shenzhen Nanhua Village to explore the way of using building layout to change thermal environment of riverfront residential areas. The results showed that a more comfortable outdoor thermal environment could be obtained by applying proper building layouts favorable for the thermal comfort of the Nanhua Village. It proves again that efficient and feasible building layout, which is suitable for a river microclimate, is important in improving thermal comfort of a riverside residential area. The study also provides a good example for the future architectural designs of a riverside residential area for obtaining thermal comfort.

功率分配方式对船用双堆燃料电池热管理效果分析

为研究船用双堆质子交换膜燃料电池(PEMFC)功率分配方式、热管理系统布置形式对热管理系统性能影响,基于AMESim软件建立了船用双堆PEMFC系统仿真模型,根据试验数据验证了仿真模型的可靠性。在此基础上,以串联式、并联式与旁通式热管理系统模型为研究对象,研究在变载工况下采用功率平均分配、逐级分配策略对电堆进出口冷却水温差的影响规律,最后比较在功率平均分配策略下3种热管理系统布置形式的性能。结果表明,3种热管理系统中电堆进出口冷却水温差均会在不同程度上受到功率分配策略的影响,在功率平均分配策略下,采用串联式热管理系统布置形式更有利于提高电堆内部温度一致性。

隔热材料布局方式对280 Ah磷酸铁锂电池热失控传播抑制效果的影响

锂离子电池的热失控传播可能带来火灾甚至爆炸风险,这已成为阻止其进一步广泛应用的迫切问题。在本研究中,使用了玻纤气凝胶和陶瓷纤维毡来抑制电池的热失控传播,探索了隔热材料的种类及厚度对抑制效果的影响。进一步设计了单块阻隔和间隔阻隔两种模式,前者表示每隔一块电池放置一片隔热材料,后者表示每隔两块电池放置一片隔热材料。研究结果显示,在单块阻隔模组中,2 mm和1 mm厚度的玻纤气凝胶都能有效阻止热失控传播,受保护电池的前后表面温升分别为193.6℃、86.1℃以及222.6℃、86.8℃;而2 mm厚度的陶瓷纤维毡则只能延缓热失控传播的速度,无法完全阻止。在间隔阻隔模组中,使用2 mm玻纤气凝胶进行阻隔时,受保护电池的前后表面温升分别为168.3℃、56℃,这说明在遭受滥用条件时,间隔阻隔模组对电池的保护效果更加优异。本方案在一定程度上缓解了隔热材料使用及模组能量密度之间的矛盾,对锂离子电池模组的安全设计具有重要的理论指导意义。

“两抽两灌”水源热泵系统应用效果分析及优化布置

为探究丹东市某工程地下水源热泵系统的实际应用效果及布井方式的合理性,采用COMSOL Multiphysics软件,建立三维水热耦合数值模型,对“两抽两灌”水源热泵系统进行为时一年的运行水温监测,并对实际应用中抽灌井的布置方式以及抽灌井间距是否存在含水层“热贯通”问题进行分析,将存在的问题与工程场地条件相结合。结果表明,采用“抽灌井平行布置”时,且抽灌井间距离为55 m时,发生“热贯通”的程度最轻,为丹东市水源热泵规划提供科学设计方法及参考依据。

考虑机身累积热变形的高速飞机气动布局稳健优化

长时间、重复的高马赫数飞行会因综合力/热效应累积而引起飞行器几何布局变形。本文以高速飞机高马赫数长航时巡航所产生的机身累积热变形效应为不确定性输入,对该不确定性因素进行了表征建模,而后将其引入到气动布局的优化设计中,建立考虑机身累积热变形的高速飞机气动布局稳健优化模型,并提出模型求解策略。通过4个不同优化模型的对比,验证了本文稳健优化模型和策略的有效性。仿真分析结果指出,累积热变形效应会影响飞行器气动性能的准确预测,预测偏差的传播会影响优化的收敛方向,并最终影响最后的优化构型。

热管换热器间距对相变充填体蓄释热性能的影响

为了高效利用高温矿井的地热资源,解决高温环境对开采过程的影响,建立了热管-相变充填体矿井地热开采系统三维非稳态传热数值模型,研究了热管换热器与围岩布置间距对系统温度、相变材料液相分数、循环冷却水温度以及系统蓄热量、释热量的影响。结果表明:热管距离围岩越近,蓄热阶段相变材料熔化越快,蓄/释热共存阶段相变材料凝固越慢;随着热管与围岩间距的减小,热管冷凝端循环冷却水的出口温度和进出口温差增大,当热管与围岩间距从95 mm减小至20 mm时,系统稳定运行时冷却水进出口温差将由2.50 K增大至4.97 K;蓄热阶段,系统蓄热量随时间推移先逐渐增大,后维持恒定不变,蓄/释热共存阶段,系统释热量将以先逐渐减小,后恒定不变的速率持续增大;当热管与围岩布置间距由95 mm减小到20 mm时,系统总蓄热量提高72.89%,系统释热量提高91.10%,系统能效系数由81.71%增大到90.32%。研究结果可为热管-相变材料耦合系统在矿井地热高效开采与利用方面提供理论依据和技术指导。

高功率垂直腔面发射激光器阵列热特性

为了改善垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的热特性,提高器件的可靠性,本文基于有限元模型,研究了不同单元间距、排布方式对阵列器件的热串扰现象、热扩散性能的影响.在理论分析的基础上,制备了几种不同排布方式的VCSEL阵列器件,并对其进行测试分析.结果显示,相较于正方形排布方式,新型排布方式器件具有更高的输出功率,同时阈值电流也有所降低.其中五边形排布方式的器件表现出最佳的性能,其输出功率高达150 mW,比正方形排布方式提高了约73%.这表明通过调整阵列单元的间距、排列方式,可以使各单元间的热串扰现象得到有效改善,降低器件的热效应,进而降低器件温度,提高输出特性.

基于夏季热环境的居住区架空层布局优化研究——以合肥市某小区为例

居住区架空层是住区中常见的空间类型。本文选取合肥市某小区为研究对象,通过实地实测调查该住区夏季热环境现状。研究结果表明,架空层内部的温度和湿度明显低于住区外部空间。在本研究中,以通用热气候指数作为室外热舒适评价指标,利用LadybugTools对该小区的六种不同架空层设置工况进行了热环境模拟研究。实验结果显示,架空层布局采用在住区单侧布置或错列式布置的方式能够有效改善住区的室外热环境,在住区的迎风面布置架空层可以显著改善住区内的室外热环境状况。

基于室外热舒适综合指数的居住区形体自寻优设计

目前我国正在实施一系列应对气候变化的战略,其中居住区建筑与室外环境的之间的关系日益受到关注。本文以合肥居住区为例,进行室外热舒适最优的建筑形态及布局的自生成实验,并建立了一套根据室外热舒适度改善的居住区布局形态自寻优的技术流程,运用Ladybug插件进行多时段室外热舒适度模拟,Octopus进行多目标遗传算法的形体自动寻优。结果表明:在600次代数的研究过程中,夏季室外热舒适度总体呈下降趋势,冬季室外热舒适度总体呈上升趋势。其中点式长宽比的设计范围应在2.5~2.9之间,板式长宽比的设计范围应在3.1~3.5之间,建筑高度方面多层应当以7层为主,高层应当多布置29~31层的建筑。在建筑群体的旋转角度方面应当重点考虑-30°和20°这两个指数,即西北和东北方向为主。冬夏季建筑最优布局应满足基地旋转角度为-30°。高度布局方面应满足“南高北低、高度差小”的原则。空地布局应朝东南向,连续布置并结合水系和绿化元素。

浅谈芳烃联合装置热联合对装置平面布置的影响

芳烃联合装置工艺流程长,塔类设备多,塔顶介质低温热源多,目前国外、国内对二甲苯工艺均将塔顶低温热利用作为降低装置能耗的一个重要手段,这种低温热的统筹利用被称之为“热联合”。文中对国内外几种对二甲苯工艺“热联合”方式及其相应设备平面布置思路进行了介绍与分析,从而得出国内工艺“热联合”技术没有简单地照搬某一种国外工艺,而是将他们的特点相结合的“热联合”技术。

汽轮机高位布置超超临界燃煤发电系统变工况㶲经济性分析

可再生能源的迅速普及给电网的稳定性和可靠性带来了挑战,为了解决此问题,燃煤机组承担了调峰调频的主要任务。汽轮机高位布置技术可大幅减少耐高温材料的用量,从而提高超高参数机组的经济性。为获得汽轮机高位布置超超临界燃煤发电机组的变负荷性能,建立了㶲分析和㶲经济性分析模型,分析了不同负荷下机组的㶲经济性,获得了机组变负荷的不可逆性分布。分析结果表明:通过对系统参数进行优化,可以改善高压加热器的㶲效率;采用汽轮机高位布置技术的燃煤机组的度电成本为0.3324元/(kW·h);发电的㶲价格随着负荷的升高而降低。

浅谈气膜煤场在广东某大型海边火力发电厂上的应用

[目的]随着环保政策的日趋严格,国内大型燃煤电厂普遍采用封闭型煤场以避免煤尘外逸污染环境。近年来气膜作为一种新型封闭环保建筑形式,在储煤场的应用上开始逐渐增多。[方法]结合广东某大型海边火力发电厂首次在华南地区应用大跨度气膜煤场的案例,从气膜煤场方案比选、选型设计、布置等方面做出论证分析,[结果]与传统钢结构煤场相比,气膜在大跨度煤场中的应用优势明显。[结论]促进气膜煤场在大型火力发电厂上的推广应用。

仿生鱼骨流道液冷电池热管理系统性能研究

为解决动力电池在高放电倍率下温度高以及温差大问题,提出了一种仿生鱼骨流道,并建立了液冷散热模型。在40℃的高温以及电池放电倍率为3C的条件下,研究并对比了鱼骨流道和平行流道的冷却性能,结果表明鱼骨流道具有更好的冷却性能。在此结构下,分析了6个具有代表性的单电池的最高温度以及温差,同时研究了冷却液的流速,冷却流道的流向排列对电池组温度以及温差的影响。结果表明,当冷却液流速为0.02 m/s,电池组放电结束时的最高温度为27.8℃,电池组的温差在2.2℃,冷却液压降为1.5 Pa,采用冷却液交叉流向排列方案的电池组具有更好的均温性。

锂电池模组液冷并联蛇形流道结构设计及优化

锂离子电池被广泛应用于化学储能系统,然而由于该电池固有的产热特性,热失控成为了化学储能电站的一大安全隐患。因此优化设计电池热管理系统,有效避免热失控现象,对化学储能系统安全运行至关重要。文中设计了一种兼具串联折返与并联分支结构的新型并联蛇形流道液冷板,通过仿真实验,研究液冷板流道结构、液冷系统布置、冷却液入口流速对最高温度、温度分布均匀性、进出口压降的影响,以达到优化液冷系统的目的。结果表明,相同冷却液入口流速下,与传统并联流道相比,新型流道的最高温度降低0.2849 K、模组组内温差降低0.4663 K,与传统蛇形流道相比,其进出口压降减小40.18%;基于并联蛇形流道液冷板,液冷系统的最佳布置方案为冷却液二分口注入+液冷板交错布置;不同液冷板流速差异化设置,即两侧液冷板入口流速设定为0.1 m/s,居中液冷板入口流速设定为0.2 m/s,较四板保持相同流速为0.2 m/s的方案,电池模组组内温差降低13.62%,列间温差降低82.59%,能耗降低44.87%,达到“降本增效”的优化效果。合理的流道结构、交错的液冷板布置以及差异化的入口流速设计可以优化电池模组的液冷系统,增加电池模组运行的安全性。

绿地空间格局对城市热环境的影响及季节差异——以合肥市主城区为例

在快速城镇化和城市热岛加剧背景下,城市绿地被认为是改善热环境的有效途径,但绿地空间格局与城市热环境之间的非线性关系和阈值特点仍缺乏系统性讨论。以合肥市主城区为例,基于GEE云平台的Sentinel-2A和Landsat8 OLI/TIRS遥感影像,使用景观格局分析与数理统计工具,分析不同季节绿地空间格局与城市热环境之间的定量关系。结果表明:(1)合肥市主城区绿地在各季节降温效果不同;(2)不同季节绿地的景观组成与配置对LST的相对重要性存在动态差异。在夏季和秋季,绿地景观组成相对景观配置对LST的影响更重要,而在春季和冬季则相反;(3)各季节绿地空间格局指数与LST边际效应相似,针对不同规模的绿地采用相应的形态结构能取得更佳降温效果。研究以期为城市绿地规划设计以及城市热环境的改善提供参考借鉴。

基于热——流—固耦合的多分支径向井地热开发模型及其取热效果分析

多分支径向井地热开发取热系统是开采地热资源的一种新方法,具有单井注采一体、换热面积大、沟通能力强等优势,其中布井参数和储层条件是影响其取热效果的关键因素。为此,建立了基于热—流—固多物理场耦合的单主井筒多分支径向井传热模型并验证了模型的准确性,对比了直井与多分支径向井的取热效果,研究了布井参数、天然裂缝缝长等因素对系统取热效果的影响。研究结果表明:(1)在取热过程中岩石发生收缩变形,裂缝渗透率显著提高,但促进了冷锋入侵现象,进而加剧了热突破,缩短了系统的取热寿命;(2)增加分支井数量,可增大水平方向的取热区域,沟通更多天然裂缝,保持较高的取热温度和取热功率,其中6分支井为最优井数,最优取热总量为7.37×10^(15) J;(3)分支径向井越长,储层降温越慢,平均每增加1 m,生产温度升高0.16℃;(4)增大井间距,能延缓热突破,提高系统取热效率,延长高温取热时间,最优井间距为350 m,年取热功率为8.28 MW;(5)系统取热功率随着天然裂缝缝长的增加而降低。结论认为:(1)相较于直井,多分支径向井能沟通更大体积的高温储层,能获得较高的取热功率和取热总量,在30年取热时间里,热储采出程度增加了8.72%,有利于提高地热系统的经济效益;(2)岩石形变对取热系统有着重要影响,在进行取热效果模拟及经济性评价时必须予以充分考虑。

基于专利视角的滑板底盘技术发展研究

利用专利分析方法,从专利公开态势、专利技术构成等方面分析了滑板底盘技术的专利布局及重点研发方向,梳理了车身电池包一体化、线控底盘、智能热管理系统等关键技术点的发展路线,并从宏观、微观角度剖析了滑板底盘技术发展现状及未来发展趋势。

模块式屋顶绿化热工性能模拟及排布优化

以屋顶绿化为削减上海夏季空调高能耗的重要手段,探究其在不同建设布局下的节能效益差异,以期在推广建设中获得更好的节能实效;首先穷举对应不同屋面绿化率的模块排布单元,然后在FLUENT软件中借助经实测校准的佛甲草屋顶绿化模块传热模型,模拟不同排布单元的热通量,最终比选节能潜力突出的排布单元,考察低建养成本的排布方式并计算其导热系数。结果表明:不同排布单元的热通量存在差异;随着屋面绿化率的增长,相应排布单元的平均热通量显著下降;在屋面绿化率相同的情况下,模块相对集中的排布单元热工性能较佳;屋面绿化率为80%的排布单元较100%绿化单元可降低20%的模块产品价格成本,其导热系数可达0.3 W·m^(-1)·K^(-1),较未绿化单元减少50%;夏季在上海地区屋面绿化率改变对于模块式屋顶绿化的热工性能影响显著;通过小尺度抽象场景模拟可推得具有科学实践引导价值的应用场景,即模块式屋顶绿化在屋面覆盖率达到80%且绿化模块相对集中排布时,具有较好的经济节能效益。

基于模拟退火算法的元器件热布局优化研究

为在电子学设计之初优化PCB的元器件热布局,降低板上元器件最高温,减少后期热控设计难度,以某电路箱目标提取板为例,综合考虑器件热耗、尺寸、封装材料、接触传热系数等多项影响因素,采用热平衡法构建了PCB上元器件二维稳态温度场的数学模型,并通过仿真计算验证了数学模型的准确性。基于模拟退火算法进行元器件热布局优化,获得的最佳布局相对初始布局,最高器件结温降低了28.4℃,有力证明了元器件热布局的重要性和模拟退火算法的有效性。同时为推广智能算法在元器件热布局优化上的应用,兼顾热学与电子学设计的匹配度,通过MATLAB的GUI模块设计了图形用户界面,可对任意PCB上的器件热布局提供设计参考。

高层居住组团布局类型与区域热环境作用关系研究——以厦门市为例

城市热岛的持续与“双碳”战略的实施,对住区建设提出了应对城市气候问题、缓解区域热污染的要求。文章以厦门市为例,通过统计分析、控制变量、数值模拟等方法,对高层居住组团布局类型与其所在区域热的环境质量的作用机理展开研究。结果表明,通过布局优化改善区域热环境的思路具有可行性;在同一基本布局类型下,建筑紧凑程度、建设用地方位、组团开敞方向等因素的变化将对区域的热环境产生显著影响;精细化的布局类型与热环境研究具有必要性。