電供暖裝置供暖房間室內(nèi)熱環(huán)境研究

1 概述

針對北方城鎮(zhèn)建筑供暖現(xiàn)狀

，國家提出了清潔供暖要求，并出臺了峰谷電價等政策，推廣電供暖，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。

從圖4可以明顯看出，車體的變形較大，特別是罐體與車體的連接螺栓變形很嚴(yán)重。圖5所示為車體及螺栓在碰撞結(jié)束后的整體應(yīng)變圖，車體后方單元32047受撞擊后材料內(nèi)部應(yīng)力高達(dá)6.56 GPa，很明顯已經(jīng)失效。觀察車體，碰撞發(fā)生后車體變形嚴(yán)重，其內(nèi)部應(yīng)力整體均遠(yuǎn)超屈服極限，可以斷定車體此時已經(jīng)報廢。

在樹林掩映下的吊腳樓，上演了土家傳統(tǒng)的婚嫁儀式，土家歌聲的縈繞回響，游客的參與互動，雖然這些程序化的表演俗套，但將土家民俗文化的浪漫情韻與現(xiàn)代的游覽文化有機(jī)結(jié)合，還是挺受游客們的歡迎?！堕L江四日(二)——秀美的西陵峽》

電供暖裝置分為直熱型電供暖裝置、蓄熱型電供暖裝置。直熱型電供暖裝置包括普通電供暖散熱器、加熱電纜輻射供暖裝置、低溫輻射電熱膜供暖裝置，蓄熱型電供暖裝置由普通電供暖散熱器與蓄熱體組成。

許多學(xué)者對直熱型電供暖裝置的放熱性能及室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了研究。李婷

通過模擬分析房間溫度場、速度場發(fā)現(xiàn)，普通電供暖散熱器、加熱電纜輻射供暖裝置的舒適性優(yōu)于傳統(tǒng)空調(diào)裝置。Lodi等人

針對傳統(tǒng)建筑供暖的研究表明，局部低溫輻射電熱膜在提高室內(nèi)熱舒適度的同時實(shí)現(xiàn)了70%的節(jié)能率。

高晨暉

通過實(shí)驗(yàn)得出，蓄熱型電供暖裝置蓄熱停止后16 h內(nèi)房間溫度仍高于16 ℃。張斌等人

通過對北京供暖期進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)蓄熱型電供暖裝置在保證供暖效果的前提下，供暖費(fèi)用大幅低于燃?xì)鉄崴疇t供暖系統(tǒng)。

容柵式編碼器是在變面積型電容傳感器的基礎(chǔ)上，采用光柵原理設(shè)計出來的測量裝置。其原理是通過轉(zhuǎn)子與定子之間的相對運(yùn)動對電場進(jìn)行調(diào)制，并且檢測由此引起的耦合電容的變化來確定轉(zhuǎn)軸的位置。

由以上分析可知，國內(nèi)外對各種電供暖裝置的供暖效果進(jìn)行了研究，但缺少采用不同類型電供暖裝置供暖時室內(nèi)熱環(huán)境的對比分析。本文以普通電供暖散熱器(本文簡稱電散熱器)、低溫輻射電熱膜供暖裝置(本文簡稱電熱膜)、蓄熱型電供暖裝置(本文簡稱蓄熱電散熱器)作為研究對象，建立供暖房間三維模型，對房間的溫度場與速度場進(jìn)行模擬與比對分析，評價房間溫度分布均勻性。

2 數(shù)值模型

2.1 物理模型

某實(shí)驗(yàn)室位于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，平面布置見圖1。實(shí)驗(yàn)室與準(zhǔn)備室由帶有隔窗的隔墻隔開，實(shí)驗(yàn)室長×寬×高為3.9 m×3.3 m×3.0 m，隔窗寬×高為1.92 m×1.50 m，隔窗下沿距地面1.5 m。

以后墻與隔墻底部交點(diǎn)為三維坐標(biāo)系原點(diǎn)，將隔墻視為外墻，將門視為墻體，建立供暖房間物理模型。坐標(biāo)用

、

、

表示，單位均為m。

電散熱器供暖房間物理模型見圖2。將電散熱器簡化為長×寬×高為0.8 m×0.1 m×0.6 m的長方體，忽略底部滾輪。距后墻(

面)0.3 m居中放置，底面距地面0.1 m。

電熱膜供暖房間物理模型見圖3。電熱膜沿

軸分3組等間距平鋪于地面，每組均由5塊長×寬為0.9 m×0.6 m的電熱膜沿

軸拼接而成。

蓄熱電散熱器供暖房間物理模型見圖4。將蓄熱電散熱器簡化為長×寬×高為1.0 m×0.2 m×0.8 m的長方體，距后墻0.2 m居中放置，底面距地面0.2 m。出風(fēng)口靠蓄熱電散熱器上沿布置，長×高為1.00 m×0.05 m。進(jìn)風(fēng)口靠蓄熱電散熱器下沿布置，長×高為1.00 m×0.05 m。進(jìn)出風(fēng)口均位于蓄熱電散熱器前表面。

2.2 數(shù)學(xué)模型及求解

為簡化計算，設(shè)定室內(nèi)空氣為不可壓縮氣體，密度僅隨溫度改變。忽略設(shè)備發(fā)熱量、人體散熱量、新風(fēng)負(fù)荷、冷風(fēng)滲透及侵入負(fù)荷等。忽略墻體及電供暖裝置外殼厚度。

在電散熱器、蓄熱電散熱器供暖房間模型中，均忽略輻射傳熱，僅考慮對流傳熱?；究刂品匠探M由連續(xù)性方程、動量守恒方程、能量守恒方程組成

，室內(nèi)空氣湍流模型選用RNG

-

模型。

=-0

073 6

+1

022

+2

531

+283

6

在電熱膜供暖房間模型中，傳熱包括電熱膜表面空氣對流傳熱以及電熱膜與圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面輻射傳熱，數(shù)學(xué)模型包括基本控制方程組、RNG

-

模型、DO輻射模型。

2.3 初始和邊界條件

帶有隔窗的墻體傳熱系數(shù)為2.50 W/(m

·K)，其他墻體傳熱系數(shù)為0.41 W/(m

·K)，外窗傳熱系數(shù)為4.68 W/(m

·K)。地面設(shè)為絕熱面，頂棚傳熱系數(shù)為0.41 W/(m

·K)。室外空氣溫度保持283.15 K。室內(nèi)空氣及圍護(hù)結(jié)構(gòu)初始溫度均設(shè)為283.15 K，室內(nèi)空氣初始流速設(shè)為0。

① 電散熱器供暖房間

電散熱器選用等熱流邊界條件，電散熱器各表面熱流密度見表1

。

發(fā)芽指數(shù)可以衡量種子的發(fā)芽數(shù)，反映種子的發(fā)芽速度，還可以用來檢測種子的活力。不同濃度的海水對厚萼凌霄種子發(fā)芽指數(shù)的影響數(shù)據(jù)見圖3。

② 電熱膜供暖房間

電熱膜表面熱流密度為185 W/m

。墻體內(nèi)表面發(fā)射率取0.8，玻璃表面發(fā)射率取0.8，電熱膜表面發(fā)射率取0.9。

③ 蓄熱電散熱器供暖房間

結(jié)合3種電供暖裝置的放熱特性，選擇不同時間，在過房間中心點(diǎn)的豎直截面(

=1.95 m)、水平截面(

=1.50 m)進(jìn)行溫度云圖分析，對比房間中心點(diǎn)空氣溫度。

1.2.3 流式細(xì)胞儀檢測B淋巴細(xì)胞抗原表達(dá) 取100 μL EDTA抗凝全血加入流式細(xì)胞分析專用試管，加入10 μL CD19-FITC、10 μL CD20-PE后混勻，室溫避光反應(yīng)15 min，再加入1 mL紅細(xì)胞裂解液，室溫避光反應(yīng)10 min后，離心棄上清液，加入2 mL 1×PBS洗滌1次后以300 μL PBS重懸細(xì)胞，用艾森生物ACEA NovoCyteTM流式細(xì)胞儀進(jìn)行FCM測定，在FSC/SSC圖上設(shè)門去除碎片及死細(xì)胞，然后測定CD19+、CD20+B淋巴細(xì)胞的百分率，用NovoExpress軟件獲取、分析數(shù)據(jù)。

蓄熱電散熱器工作過程分為蓄(放)熱階段(8 h)、放熱階段(16 h)。開始時間計為0 h，時間步長設(shè)為0.01 h。

[0 h，8.5 h)的溫度擬合式為

：

=-0.084 3

+1

16

+4

818

+284

4

=-0

054 38

-0

023 52

+11

71

+

284

2

當(dāng)年，明朝的邊將李成梁，在撫順一帶守邊。明朝朝廷呢，挺好，在東北設(shè)挺多馬市，當(dāng)中就有清原馬市、撫順關(guān)馬市。那時候馬市，每個月定期開放兩次，讓女真人和漢人交換物品，就像現(xiàn)在的自由市場。朝廷呢，在邊關(guān)收稅，明朝朝廷的規(guī)定挺好，都正常交稅?？墒鞘仃P(guān)的明軍，欺負(fù)、勒索女真人，女真人野性，不服他們勒索，就跟守關(guān)的明軍干仗，仇也越積越深。

=0

197 5

-3

401

+29

61

+285

此外，枯草芽孢桿菌對蛋白的降解能力較強(qiáng)。從養(yǎng)殖池塘底泥中分離的枯草芽孢桿菌也作為降解飼料蛋白菌劑，并采用紫外誘變提升蛋白酶活性[9]，通過高溫發(fā)酵提高發(fā)酵液中蛋白質(zhì)的降解率[10]。另外，新疆阿克蘇鹽堿地土壤中可培養(yǎng)的優(yōu)勢菌群為芽孢桿菌屬(36. 27%)、鏈霉菌(10.8%)、微球菌屬(6.9%)等[7]，采用變性梯度凝膠電泳分析芽孢桿菌目也為優(yōu)勢菌群[11]，由此推測芽孢桿菌屬菌群對土壤中Cry1Ac蛋白降解可能具有較大貢獻(xiàn)。芽孢桿菌屬菌群與Cry1Ac蛋白降解特性還需深入研究。

式中

——蓄熱電散熱器前表面溫度，K

——時間，h

綜上，針對肝硬化患者，在給予常規(guī)治療及護(hù)理的同時，配合實(shí)施優(yōu)質(zhì)護(hù)理干預(yù)，可有效提高患者的生活質(zhì)量，效果較好，值得推廣。

——蓄熱電散熱器頂面溫度，K

——蓄熱電散熱器兩側(cè)面溫度，K

——蓄熱電散熱器出風(fēng)溫度，K

[8.5 h，24.0 h]的溫度擬合式為

：

=0

321 5

-14

27

+456

6

由圖9、10可知，電熱膜供暖房間供暖初期豎直方向、水平方向室內(nèi)空氣溫度分布均比較均勻。

由圖6、7可知，電散熱器供暖房間供暖初期豎直方向室內(nèi)空氣溫度由下向上逐漸升高，溫度分層明顯。水平方向室內(nèi)空氣溫度分布比較均勻。

=0

205

-12

021

+494

5

腮腺導(dǎo)管的口徑、尺寸和角度都與臨床相關(guān)，它可以表示病理過程，研究腮腺導(dǎo)管的形態(tài)學(xué)特征對腮腺類疾病的診斷和治療有重要意義［1-4］。由于臨床圖像數(shù)據(jù)中，存在噪聲、灰度不均勻、邊界不清晰等不良因素，導(dǎo)致傳統(tǒng)的分割方法在分割圖像時出現(xiàn)分割結(jié)果邊界不連續(xù)、不光滑、不能很好地逼近圖像真實(shí)邊界的情況。圖1所示，（A）為患者左側(cè)腮腺注射造影劑后5 min內(nèi)行CBCT檢查的掃描結(jié)果，（B）為對應(yīng)的RadiAnt軟件重建結(jié)果，從圖中藍(lán)色箭頭所指區(qū)域不難看出，導(dǎo)管邊界模糊，圖像灰度不均勻，并且存在大量細(xì)小顆粒目標(biāo)，給實(shí)際分割帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

2.4 軟件工具與相關(guān)設(shè)置

采用ICEM CFD進(jìn)行模型建立與網(wǎng)格劃分，采用FLUENT進(jìn)行求解。采用準(zhǔn)確度比較高的二階迎風(fēng)格式求解方程，壓力-速度耦合迭代選用SIMPLEC算法。FLUENT的連續(xù)性、速度場殘差、湍流項均設(shè)置為10

，能量方程殘差設(shè)為10

。

2.5 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

根據(jù)網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果，電散熱器、電熱膜、蓄熱電散熱器供暖房間的模型網(wǎng)格數(shù)分別為19×10

、18×10

、32×10

個。

2.6 模型驗(yàn)證

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)布置與模型相同的電散熱器進(jìn)行室內(nèi)溫度實(shí)測，以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。實(shí)測階段室外溫度保持在10 ℃左右，在實(shí)驗(yàn)室中心線1.5、2.0 m高度分別布置熱電偶測量室內(nèi)空氣溫度。兩高度室內(nèi)空氣溫度實(shí)測值、模擬值隨時間的變化見圖5。由圖5可知，兩高度室內(nèi)空氣溫度的實(shí)測值、模擬值隨時間變化趨勢一致，模擬值與實(shí)測值的最大相對誤差絕對值小于10%。說明模型的準(zhǔn)確性可以接受。

3 模擬結(jié)果與分析

3.1 室內(nèi)溫度場

蓄熱電散熱器出風(fēng)口選用速度邊界條件，風(fēng)速為0.05 m/s，送風(fēng)角(與水平面夾角)為45°?；仫L(fēng)口設(shè)為自由出流。后表面、底面設(shè)為絕熱面。

電散熱器供暖房間中心點(diǎn)空氣溫度隨時間變化見圖8。由圖8可知，房間中心點(diǎn)空氣溫度在130 min左右趨于穩(wěn)定，約26.3 ℃。

考慮到電散熱器升溫迅速

，選取供暖初期20、25 min進(jìn)行豎直、水平截面溫度云圖分析，分別見圖6、7。

=0

161 6

-7

621

+387

由模擬結(jié)果可知，在豎直截面上，20 min時人員活動區(qū)域(高度1.6 m以下

、水平距離墻及電供暖裝置0.2 m的室內(nèi)區(qū)域)的空氣溫度范圍為14.0～16.5 ℃，25 min時為14.0～17.0 ℃。在水平截面上，20 min時人員活動區(qū)域空氣溫度約16.0 ℃，25 min時約16.5 ℃。

① 電散熱器供暖房間

② 電熱膜供暖房間

考慮到電熱膜較為穩(wěn)定且緩慢的放熱特性，選取供暖初期30、35 min進(jìn)行豎直、水平截面溫度云圖分析，分別見圖9、10。

=-2

642

+373

由模擬結(jié)果可知，在豎直截面上，30 min時人員活動區(qū)域空氣溫度范圍為15.0～15.5 ℃，35 min時約16.0 ℃。在水平截面上，30 min時人員活動區(qū)域空氣溫度范圍為15.0～15.5 ℃，35 min時約16.0 ℃。

電熱膜供暖房間中心點(diǎn)空氣溫度隨時間變化見圖11。由圖11可知，房間中心點(diǎn)空氣溫度在100 min左右趨于穩(wěn)定，約25.6 ℃。電熱膜供暖時，室內(nèi)空氣升溫比電散熱器快。

③ 蓄熱電散熱器供暖房間

為全面評價蓄熱電散熱器在蓄(放)熱階段、放熱階段的室內(nèi)空氣變化，選取1、8、16 h進(jìn)行豎直、水平截面溫度云圖分析，見圖12～14。

由圖12～14可知，由于蓄熱電散熱器主要以強(qiáng)制對流傳熱加熱室內(nèi)空氣，因此除蓄(放)熱階段初期(供暖初期)出風(fēng)溫度比較低，室內(nèi)空氣溫度分層不明顯外，蓄(放)熱階段末期、放熱階段室內(nèi)空氣溫度以高溫射流為中心向周圍逐漸遞減，分層明顯。

由模擬結(jié)果可知，在豎直截面上，1 h時人員活動區(qū)域溫度范圍為11～13 ℃，8 h時為11～43 ℃，16 h時為13～23 ℃。在水平截面上，1 h時人員活動區(qū)域溫度范圍為11～15 ℃，8 h時為11～31 ℃，16 h時為11～23 ℃。

房間中心線0.5、1.0、1.5 m高度空氣溫度隨時間變化見圖15。由圖15可知，蓄放熱周期室內(nèi)空氣變化幅度比較大。3個高度的空氣溫度變化趨勢一致，均在9.5 h達(dá)到最高后下降。1.0、1.5 m高度空氣溫度接近，且高于0.5 m高度空氣溫度。

3.2 室內(nèi)速度場

① 電散熱器供暖房間

陸也不見得認(rèn)同，卻還是包容。在招收下一屆研究生面試時，曾笑著問考生：“你們對我的學(xué)生谷文達(dá)看法如何？”

電散熱器供暖房間20 min時豎直截面速度矢量圖見圖16。由圖16可知，電散熱器附近及上方頂棚處空氣流速比較高，人員活動區(qū)域空氣流速均低于0.15 m/s且均勻穩(wěn)定。

② 電熱膜供暖房間

電熱膜供暖房間30 min時豎直截面速度矢量圖見圖17。由圖17可知，電熱膜附近空氣流速范圍為0.20～0.25 m/s，且在電熱膜附近形成渦流。受頂棚和地面溫度的影響，氣流上升至頂棚后在邊角處形成小渦流。除電熱膜附近及渦流區(qū)外，其他區(qū)域空氣流速分布均勻，均小于0.15 m/s。

PPOE模塊實(shí)現(xiàn)了圖像傳輸系統(tǒng)中數(shù)據(jù)解析的功能,其工作原理如圖4所示。它在PCIE事務(wù)層上對數(shù)據(jù)做處理,解析TLP包頭,提取TLP的負(fù)載數(shù)據(jù)pic_package,再對pic_package做包頭卸載工作,提取出有效的圖片數(shù)據(jù),這與pic_package組包過程正好相反。

③ 蓄熱電散熱器供暖房間

蓄熱電散熱器供暖房間1 h時豎直截面速度矢量圖見圖18。由圖18可知，空氣以0.05 m/s的速度由蓄熱電散熱器出風(fēng)口出射，然后迅速衰減至0.015 m/s，流動過程中卷吸周邊空氣并實(shí)現(xiàn)換熱，人員活動區(qū)域空氣流速為0.005 m/s。

3.3 室內(nèi)熱環(huán)境評價

采用溫度不均勻系數(shù)評價室內(nèi)溫度均勻性，溫度不均勻系數(shù)越大，說明溫度越不均勻，反之說明溫度分布均勻。分別選取3個豎直截面(

分別為0.50、1.95、3.00 m)、3個水平截面(

分別為0.20、1.00、1.70 m)，在每個截面上隨機(jī)取20個測點(diǎn)，計算第8 h的溫度不均勻系數(shù)。

溫度不均勻系數(shù)

的計算式為

：

(1)

式中

——溫度不均勻系數(shù)

不同Cu含量試樣的顯微組織如圖2所示．從圖2可以看到：沒有添加Cu元素的1號試樣的組織中存在較大的片狀初晶硅，共晶硅分布比較集中且晶粒粗大，晶粒的二次枝晶間距也比較大(圖2(a))；隨著合金中Cu含量的增加發(fā)現(xiàn)共晶硅分布趨于均勻細(xì)小，晶粒的二次枝晶間距也有明顯減小的傾向(圖2(c)～圖2(d))．

——測點(diǎn)數(shù)量

——測點(diǎn)

溫度，℃

——各測點(diǎn)平均溫度，℃

由式(1)計算得到的各截面溫度不均勻系數(shù)見表2。由表2可知，3種電供暖裝置在豎直截面、水平截面的溫度不均勻系數(shù)表現(xiàn)出相同的強(qiáng)度。由此可知，電熱膜供暖房間溫度分布均勻性最佳，其次為電散熱器供暖房間，蓄熱電散熱器供暖房間溫度分布均勻性最差。

體驗(yàn)設(shè)計理念的引入，可以更好地保證設(shè)計的準(zhǔn)確性，可以嘗試讓設(shè)計師實(shí)地參與專項農(nóng)業(yè)勞動，以使用者的角度去發(fā)現(xiàn)用戶的切實(shí)需求[3]。當(dāng)然，體驗(yàn)過程中要保證體驗(yàn)時間的充分，體驗(yàn)環(huán)境的多樣，否則會主觀忽視一些用戶需求。

4 結(jié)論

① 電散熱器供暖房間中心點(diǎn)空氣溫度在130 min左右趨于穩(wěn)定，約26.3 ℃。電散熱器附近及上方頂棚處空氣流速比較高，人員活動區(qū)域空氣流速均低于0.15 m/s且均勻穩(wěn)定。

② 電熱膜供暖房間中心點(diǎn)空氣溫度在100 min左右趨于穩(wěn)定，約25.6 ℃。電熱膜附近空氣流速范圍為0.20～0.25 m/s，除電熱膜附近及渦流區(qū)外，其他區(qū)域空氣流速分布均勻，均小于0.15 m/s。

③ 蓄熱電散熱器供暖房間蓄(放)熱階段初期室內(nèi)空氣溫度分層不明顯，蓄(放)熱階段末期、放熱階段室內(nèi)空氣溫度以高溫射流為中心向周圍逐漸遞減，分層明顯。蓄放熱周期內(nèi)室內(nèi)空氣溫度變化幅度比較大。人員活動區(qū)域空氣流速為0.005 m/s。

④ 電熱膜供暖房間溫度分布均勻性最佳，其次為電散熱器供暖，蓄熱電散熱器供暖房間溫度分布均勻性最差。

[1] 江億. 我國建筑節(jié)能戰(zhàn)略研究[J]. 中國工程科學(xué)，2011(6)：30-38.

[2] 李婷. 電暖器的熱舒適性及熱效率研究(碩士學(xué)位論文)[D]. 長春：吉林建筑大學(xué)，2020：67-68.

[3] LODI C，MAGLI S，CONTINI F M，et al. Improvement of thermal comfort and energy efficiency in historical and monumental buildings by means of localized heating based on non-invasive electric radiant panels[J]. Applied Thermal Engineering，2017，126：276-289.

[4] 高晨暉. 顯熱蓄熱電供暖裝置的應(yīng)用評價及改進(jìn)研究(碩士學(xué)位論文)[D]. 太原:太原理工大學(xué)，2020：66-67.

[5] 張斌，王占軍. 固體蓄熱式電供暖器供暖系統(tǒng)測試研究[J]. 低溫建筑技術(shù)，2010(10)：103-104.

[6] 李彬，張錄陸. 縫隙對體育館室內(nèi)空調(diào)供暖熱環(huán)境的影響研究[J]. 潔凈與空調(diào)技術(shù)，2019(4)：29-33.

[7] 倪新秀. 不同電熱供暖裝置對室內(nèi)熱環(huán)境的影響及設(shè)計計算(碩士學(xué)位論文)[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2021：19-20.

[8] 龍康. 固體蓄熱電采暖裝置傳熱特性實(shí)驗(yàn)與模擬研究(碩士學(xué)位論文)[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2021：13-14.

[9] 吳曉林，余曉平，黃雪，等. 住宅散熱器供暖運(yùn)行測試與熱舒適研究[C]// 中國建筑學(xué)會. 中國建筑學(xué)會建筑熱能動力分會第二十一屆學(xué)術(shù)交流大會論文集. 合肥：中國建筑學(xué)會，2019：50-54.

[10] 林金煌，陳姣，何振健. 分布式送風(fēng)氣流組織節(jié)能特性研究[J]. 制冷技術(shù)，2017(6)：67-71.

[11] LOU Y，HUH H. Prediction of ductile fracture for advanced high strength steel with a new criterion: experiments and simulation[J]. Journal of Materials Processing Technology，2013(8)：1284-1302.