023-间歇供暖房间动态热特性与节能率研究.pdfVIP

间歇供暖房间动态热特性与节能率研究 1* 1 2 于国清 熊乐 陈东 1 上海理工大学环境与建筑学院 2 中国农业银行数据中心 摘要：本文选取办公建筑中的一个典型房间，基于房间的热平衡法，根据围护结构内表 面热平衡方程与室内空气热平衡方程建立了供暖房间数学模型，求解模型得到了房间在设定 条件下的连续供暖负荷、间歇供暖负荷、维护结构蓄热量，并分析了预热时间对节能率的影 响。结果表明：当房间间歇供暖（预热期1h，供暖时间10h）时，间歇供暖节能率为17.91%， 且围护结构的蓄热量大小将直接影响节能率。预热时间增长时，预热功率、节能量及节能率 越小，并且当预热时间超过2h，预热功率变化趋势变缓。 关键词：间歇供暖；热平衡法；热负荷；节能率 1 引言 我国北方属于气候寒冷地区，多数采用集中供暖的方式，并且集中供暖的运行方式一般 为“全时间，全空间”的模式[1] ，在整个供暖期，集中供暖系统不间断运行，这就造成了很 大的建筑供暖能耗。实际上，有些建筑并不是全天连续使用的，例如办公建筑只有在白天上 班时间使用，在下班时间供暖系统可以停止运行。因此“人在供暖，人走停暖”这种间歇供 暖方式越来越受到人们的青睐。从供暖能耗的角度上来看，间歇供暖方式相较于连续供暖方 式可以减少一部分的供暖能耗，从而达到节约能源的目的。所以研究供暖系统连续运行和间 歇运行时房间的动态热过程，对于供暖系统运行模式的选择和降低供暖能耗、节约能源具有 一定的现实意义。 国内外部分学者通过实验模拟分析等手段，对间歇供暖的节能潜力和可行性进行了分析。 江亿等人采用 DeST-h 软件对北京地区某住宅在不同保温形式和不同供暖时间共 8 种不同 [2] 工况下，进行逐时模拟计算。模拟结果表明当停暖时间比为30%时，全楼平均节能率为10% 。 Ferenc Kalmár 研究发现在同等情况下间歇供暖与连续供暖相比，地板供暖节能率为 6.2%， 而吊顶辐射供暖节能率为10.4%[3] 。林波荣等人建立了一个两阶段集总参数模型来分析间歇 供暖的热动态过程，结果显示对于剑桥郡的住宅，间歇供暖系统能满足我们的热舒适需求， 但节能率仅为5%[4] 。胡文举等针对北京某居住建筑的典型户型，采用TRNSYS 模拟软件， [5] 对３种不同供暖模式下建筑热环境与能耗进行了研究 。 本文选取了办公建筑中的一个典型房间，基于房间的热平衡法，根据围护结构内表面热 1第一作者：于国清，男，1971 年8 月生，博士，副教授，上海市军工路516 号上海理工 大学484 信箱，E-mail: yuguoqinghvac@163.com ，电话 平衡方程与室内空气热平衡方程建立了供暖房间数学模型。对数学模型进行求解得出了该房 间连续供暖和间歇供暖的运行总负荷、节能量以及节能率，以及该房间间歇运行时的逐时供 热量和墙体蓄热量。并分析了供暖房间的预热时间对节能率的影响。 2 数学模型 2.1 供暖房间热过程描述 对于冬季供暖的建筑而言，影响建筑物内热状况和空气环境的因素有室外气象条件，室 内发热量，以及供暖系统的运行方式（即连续运行或间歇运行），房间热力系统的扰量分为 外扰和内扰两大类。其中，外扰指的是室外空气的温度，太阳辐射强度，风速和风向等。内 扰指的是照明装置、设备和人体的散热。它们都将以对流和辐射两种形式向房间进行热交换。 影响冬季供暖逐时负荷的热量分为两大类：一是直接影响房间空气温度的得热量或失热 量，即各项得热中的对流部分，比如房间外部空气渗入所造成的热负荷。二是间接影响房间 空气温度的得热量或失热量，即各项得热中的辐射部分。房间得到的辐射得热，首先被围护 结构的各内表面吸收，引起各表面温度的变化，然后再通过对流换热方式传递给室内空气， 进而影响房间的热负荷。 在研究供暖房间的热过程，求解房间逐时的热负荷、室内空气温度、墙体的逐时蓄热或 放热量等物理量时，需要建立两个热平衡方