078-低温供暖室内热环境及热舒适性模拟.pdfVIP

低温供暖室内热环境及热舒适性模拟 刘亚军,程海峰,王庚,唐光明 （安徽建筑大学,合肥 230022） 摘 要：为研究低温热水供暖对室内热环境舒适性的影响，采用数值模拟的方法，对低 温散热器供暖进行了模拟分析，了解其气流组织分布及热舒适性。研究结果表明，采用低温 散热器供暖时工作区域最大风速为0.09 m/s，人体无吹风感，室内 1.7 米处与0.1 米处垂 直温差约2.5℃，水平方向上温度波动仅为 1.5℃；在0.2m 处与0.1m 处温差可达 1.5℃， 而0.2m 处至1.1m 处温度仅升高了0.5℃，近地面区域空气温度的波动幅度远大于远离地面 的区域； PMV—PPD 指标表明该供暖房间中人体热舒适性较好。 关键词: 低温供暖；Airpak；热舒适性； 建筑环境不仅要实现节能减排的效果，而且需要保障人体对环境舒适性的要求[1]。为达 到舒适的室内热环境，采用散热器供暖时，供水温度较高会引起散热器表面与空气间存在较 大温差，继而导致室内相对湿度显著降低，容易引发室内物体与空气电离而增加人体静电， 因而人体会产生不适的燥热感[2]。低温热水供暖虽然能降低热水在管道输配时的热损失，并 能提高区域供暖的总效率 [3-5] ，但当供水温度过低时，显然难以达到室内供暖要求。因此， [6] 研究合适供暖热水温度来保证室内环境对热舒适性的要求具有重要意义 。 [7] 目前，已有研究报道主要集中在严寒及寒冷地区冬季热水供暖方面。王文等 对供水 温度为50.0℃的低温地板供暖只进行了持续两天的实验监测，温度场、速度场在1.6m 处分 布均匀，其均值分别为21.5℃、0.06m/s。马良栋等[8]采用计算机模拟低温地板辐射对房间 的供暖，室内主流区域空气温度分布均匀。张晓伟等[9]通过VB 编程模拟低温热水地板辐射 供暖时室内温度的变化，空气温度可达到18.0℃以上。周斌等[10]研究了空气源热泵散热器 供暖系统在办公楼中的应用，当供水温度在55.0℃～60.0℃时，房间平均温度可达到21.0℃。 Hesaraki 等[11]研究散热器供水温度为45.0℃时，在哥本哈根平均温度为5.0℃冬季气候条 件下，室内平均温度可达 22.0℃。Baldvinsson 等 [12]通过实例比较了不同供暖系统的可行 性、能耗和火用效率，认为低温热水供暖火用效率更高。Jangsten 等[13] 对位于哥德堡的散 热器集中供暖进行了连续监测，室外温度为5.0℃时供水温度可降至55.0℃以下。但温度并 不是衡量人体舒适感的唯一标准，必须考虑人体的热舒适性。 此次采用数值模拟的方法验证低温供暖的室内热环境及舒适性，以期为空气源热泵—散 热器供暖系统在夏热冬冷地区的应用提供技术支持。 1.模拟对象 2 如图1 所示，为办公室三维模型图。该办公室面积为26.04m （尺寸为 基金项目：安徽省高校自然科学研究项目 （K1036101 ） 作者简介：刘亚军 （1992- ），男，硕士在读，安徽省合肥市包河区金寨南路856 号安徽建筑大学北校区 （230022 ）, 0551-3512935 ,E-mail:1301276619@ 6.2m×4.2m×3.0m），其中南墙与西墙为外墙，在南外墙上有两扇推拉窗，东墙为内墙，北 墙紧邻走廊.窗台高度为0.9m，窗宽为1.8m，窗高为2.0m。本实验共布置3 组长1.5m、宽 0.1m、高0.78m 的散热器。 图1 办公室三维模型 2.数值模拟研究模型 本文采用代数关系式把湍流粘性系数与时均值联系起来的零方程模型，该模型在处理室 内问题时比k－ε湍流模型更容易收敛[14] 。采用有限容积法对控制方程进行离散，并选择 二阶迎风格式提高计算精度。为简化该房间物理模型，提出如下假设：1）室内气体为不可 压缩、常物性、定常流，满足Boussinesq 密度假设；2）房间各壁面的传热均匀，各壁面