地暖系统的安全与节能技术研究

【摘要】：地暖系统具有高效节能、环保健康、均衡室温、节省空间等优点，并依靠其独特的优势倍受消费者青睐，也正因为如此，地暖系统已为广大人民群众普遍采用。国内和国外都已对地暖系统做了许多的探究。然而，对该系统的安全性和节能性的研究尚不完善，尤其是近年来所提出的水暖系统的500mm盘管间距的设计没有得到模拟计算。所以，本文章立足地暖的安全性和节能性进行了具体地分析，更对盘管间距为500mm的水暖系统进行了软件模拟和数值计算分析。 首先，本文分别介绍了地暖系统和水暖系统的优点，并对水暖系统的结构进行了详细的分析，仔细讲解了该系统各个组成层面的作用及尺寸。接着，本文章还对影响水暖系统传热过程的各种因素进行了具体分析，包括了加热盘管内热媒的平均温度、加热盘管的管径、填充层的厚度、地面层材料的导热系数以及加热盘管的间距等因素。 其次，本文章对地暖地面材料的安全性进行了具体的分析和研究，介绍了常用的地暖地面材料，并分析对比了各类地暖地面材料的安全性，地暖地面材料的安全性主要考虑的是人身安全和环保两个方面。之后，综合各种因素选出了最适合地暖系统的地面材料，即木质地板。此外，本文还介绍了水暖系统中常用的加热盘管种类，更是对各类加热盘管的管材进行了性能的对比和分析，证明了PERT管较其他加热盘管更适用于地暖系统，在地暖的使用中更能体现其优势。 再次，本文章对FLUENT软件和流体数值计算方法进行了简单介绍，并对水暖系统的数学模拟做了相关假设后建立了该系统的双向传热二维模型。再对地表面的上下两部分的对流和辐射共存的传热设置边界条件，利用FLUENT这一软件第一次对盘管间距为500mm的水暖系统进行了计算，模拟了PERT常用加热盘管在不同参数和不同边界条件的传热，并求解了温度场和热流场。分析了地板上表面和下表面的散热量与各种因素的关系，而后证明了盘管间距为500mm的水暖系统也可以满足室内供暖的要求，达到以低能耗实现供暖的目的。 最后，通过计算分析证明500mm盘管间距的水暖系统可以实现地暖地面的均匀受热，达到室内舒适供暖的目的。最终在保证地暖系统安全舒适使用的条件下，得到地暖系统的节能模型。 【关键词】：地暖系统 水暖系统 安全性 节能性 节能模型
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 地暖系统简介10-12
• 1.3 水暖系统12-14
• 1.3.1 水暖系统的结构12-13
• 1.3.2 水暖系统的原理及传热机理13-14
• 1.3.3 水暖系统的环保节能优势14
• 1.4 水暖系统的国内外现状和发展趋势14-17
• 1.5 本文主要研究内容和技术路线17-19
• 1.5.1 课题主要研究内容17
• 1.5.2 途径及技术路线17-19
• 2 地暖地面材料的安全性和加热管的选择19-23
• 2.1 地暖地面材料的要求和种类19
• 2.1.1 地暖系统对地面装饰材料的要求19
• 2.1.2 地暖地面材料的种类19
• 2.2 地暖中各类地面材料的选择19-20
• 2.3 各类地面材料在地暖中的安全性及综合分析20-21
• 2.4 地暖中加热盘管的管材选择21-23
• 2.4.1 地暖系统对加热盘管的基本要求21
• 2.4.2 地暖中常用管材性能的比较21-23
• 3 模型建立与数值分析23-32
• 3.1 物理模型的建立23-24
• 3.2 数学模型的建立24-28
• 3.2.1 数学模型中所做的几点假设24
• 3.2.2 传热单元的确定和导热微分方程24-25
• 3.2.3 边界条件的确定25-28
• 3.3 FLUENT 软件及数值模拟方法简介28-32
• 3.3.1 FLUENT 软件概况28-30
• 3.3.2 采用的数值算法及有限体积法的介绍30-32
• 4 地暖系统的舒适性与节能性分析32-34
• 4.1 水暖系统的舒适性探讨32-33
• 4.2 水暖系统的节能性分析33-34
• 5 模拟结果分析34-43
• 5.1 地板的温度分布情况34-35
• 5.2 分析各因素对地板热流密度的影响35-43
• 5.2.1 热媒平均温度的影响40
• 5.2.2 填充层的影响40
• 5.2.3 管径的影响40-41
• 5.2.4 500mm 管间距下的热流密度分析41-43
• 结论43-44
• 参考文献44-46
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果46-47
• 致谢47-48

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