辐射电加热相变蓄热地板采暖模型及其热性能模拟

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1、辐射电加热相变蓄热地板采暖模型及其热性能模拟.L.编辑。文摘　为了清除电采暖引起的电网峰谷差井降低采暖运行费用，本文提出了一种带有相变材料潜热贮能板的地板电采暖系统，并建立了分析此系统热性能的地板和房间理论模型，对给定的电加热相变蓄热地板采暖房间，用数值方法模拟了室内空气温度和地面温度的变化，藉此分析了我国四个不同气候地区（北京、上海、大连、哈尔滨）冬季该系统的应用效果，结果证明此采暖方式在使房间热负荷较小的建筑和气候条件下，基本能满足人的热舒适性有较好的应用前景。关键词　相变材料蓄热电采暖地板采暖　　长期以来，我国北方城市

2、冬季采暖以燃煤为主，造成了市区严重污染。一些城市开始实行以天然气、电力等清洁能源代替燃煤矿的环保政策，促进了电采暖的发展。但电采暖加大了电网的峰负荷，结合蓄热才是其正确的应用途径。　　北京市2002年能源和环境国际座谈会上，北京市长致辞："为了改善大气环境质量，体现城市现代文明，提高城市效力，承办好2008年奥运会，市政府已下决心改变北京以煤为主的能源结构，建立市场化的优质能源供应体系，从而实现社会和经济的可持续发展。电力在能源结构中的比例将由现在的29%增长到42%"。北京市能源结构的调整目标是："2008年优质能源在终端

3、能源消费结构中所占比重达到80%以上"，计划40亿千瓦时用于电采暖替代煤，合理确定峰谷电价，鼓励蓄能式电暖气采暖。表1为2001年北京市电采暖试点用户的电价[1]。　　　　北京市电采暖试点用户电价表1用电时间7：00～23：0023：00～7：00电价（元/k·Barrio对放在恒温环境中的小室做了蓄热地板电采暖的实验，用以比较NPG相变材料和混凝土的蓄热性能[3]。加拿大的A.K.Athienitis研究了用混凝土蓄热的地板采暖系统在不同室外温度下的使用效果[4]。G.Bakos在被动式太阳房中应用了蓄热电采暖地板[5]。

4、迄今为止，还没有对相变蓄地板电采暖在不同气候下使用效果的研究。　　本文描述了一种带有相变材料潜热同能板的地板电采暖系统，建立了分析此系统热性能的理论模型，通过数值模拟，分析了我国不同气候地区冬季该系统的应用效果，藉此评价了此采暖方式在我国不同气候地区应用的可行性。　　1问题描述　　　　图2为应用电加热相变蓄热地板采暖的房间示意图，房间面积为4m(层12501.02000.500　粘土砖18000.88--0.810　地板覆盖层9601.0--0.152数学模型　　（1）地板传热模型　　为突出物理本质，合理简化总是以便于计算，

5、假设：传热只沿地板厚度方向；除相变区等效比热外，物性均为常数；忽略相变材料融化时的自然对流和凝固时的过冷效应及相变过程中显热影响；保温层没有漏热损失；不考虑电加热层的热容和热阻。　　此问题为双层板壁（覆盖层和相变层）的一维相变传热，用焓法求解，整个区域可用统一形式的控制方程来表示：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）　　其中，焓H=cp×t,ρ、cp和k对不同材料取相应的物理特性参数。　　边界条件为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）　

6、　　初始条件为：　　　　　　　　　　　　　　　　　（4）　　其中，qr为覆盖层上表面受到的辐射能量，edphaV1.0生成，按不同的外墙厚度根据