电供暖装置供暖房间室内热环境研究

1 概述

针对北方城镇建筑供暖现状

，国家提出了清洁供暖要求，并出台了峰谷电价等政策，推广电供暖，优化能源结构。

从图4可以明显看出，车体的变形较大，特别是罐体与车体的连接螺栓变形很严重。图5所示为车体及螺栓在碰撞结束后的整体应变图，车体后方单元32047受撞击后材料内部应力高达6.56 GPa，很明显已经失效。观察车体，碰撞发生后车体变形严重，其内部应力整体均远超屈服极限，可以断定车体此时已经报废。

在树林掩映下的吊脚楼，上演了土家传统的婚嫁仪式，土家歌声的萦绕回响，游客的参与互动，虽然这些程序化的表演俗套，但将土家民俗文化的浪漫情韵与现代的游览文化有机结合，还是挺受游客们的欢迎。——《长江四日(二)——秀美的西陵峡》

电供暖装置分为直热型电供暖装置、蓄热型电供暖装置。直热型电供暖装置包括普通电供暖散热器、加热电缆辐射供暖装置、低温辐射电热膜供暖装置，蓄热型电供暖装置由普通电供暖散热器与蓄热体组成。

许多学者对直热型电供暖装置的放热性能及室内热环境进行了研究。李婷

通过模拟分析房间温度场、速度场发现，普通电供暖散热器、加热电缆辐射供暖装置的舒适性优于传统空调装置。Lodi等人

针对传统建筑供暖的研究表明，局部低温辐射电热膜在提高室内热舒适度的同时实现了70%的节能率。

高晨晖

通过实验得出，蓄热型电供暖装置蓄热停止后16 h内房间温度仍高于16 ℃。张斌等人

通过对北京供暖期进行测试，发现蓄热型电供暖装置在保证供暖效果的前提下，供暖费用大幅低于燃气热水炉供暖系统。

容栅式编码器是在变面积型电容传感器的基础上，采用光栅原理设计出来的测量装置。其原理是通过转子与定子之间的相对运动对电场进行调制，并且检测由此引起的耦合电容的变化来确定转轴的位置。

由以上分析可知，国内外对各种电供暖装置的供暖效果进行了研究，但缺少采用不同类型电供暖装置供暖时室内热环境的对比分析。本文以普通电供暖散热器(本文简称电散热器)、低温辐射电热膜供暖装置(本文简称电热膜)、蓄热型电供暖装置(本文简称蓄热电散热器)作为研究对象，建立供暖房间三维模型，对房间的温度场与速度场进行模拟与比对分析，评价房间温度分布均匀性。

2 数值模型

2.1 物理模型

某实验室位于哈尔滨工业大学，平面布置见图1。实验室与准备室由带有隔窗的隔墙隔开，实验室长×宽×高为3.9 m×3.3 m×3.0 m，隔窗宽×高为1.92 m×1.50 m，隔窗下沿距地面1.5 m。

以后墙与隔墙底部交点为三维坐标系原点，将隔墙视为外墙，将门视为墙体，建立供暖房间物理模型。坐标用

、

、

表示，单位均为m。

电散热器供暖房间物理模型见图2。将电散热器简化为长×宽×高为0.8 m×0.1 m×0.6 m的长方体，忽略底部滚轮。距后墙(

面)0.3 m居中放置，底面距地面0.1 m。

电热膜供暖房间物理模型见图3。电热膜沿

轴分3组等间距平铺于地面，每组均由5块长×宽为0.9 m×0.6 m的电热膜沿

轴拼接而成。

蓄热电散热器供暖房间物理模型见图4。将蓄热电散热器简化为长×宽×高为1.0 m×0.2 m×0.8 m的长方体，距后墙0.2 m居中放置，底面距地面0.2 m。出风口靠蓄热电散热器上沿布置，长×高为1.00 m×0.05 m。进风口靠蓄热电散热器下沿布置，长×高为1.00 m×0.05 m。进出风口均位于蓄热电散热器前表面。

2.2 数学模型及求解

为简化计算，设定室内空气为不可压缩气体，密度仅随温度改变。忽略设备发热量、人体散热量、新风负荷、冷风渗透及侵入负荷等。忽略墙体及电供暖装置外壳厚度。

在电散热器、蓄热电散热器供暖房间模型中，均忽略辐射传热，仅考虑对流传热。基本控制方程组由连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程组成

，室内空气湍流模型选用RNG

-

模型。

=-0

073 6

+1

022

+2

531

+283

6

在电热膜供暖房间模型中，传热包括电热膜表面空气对流传热以及电热膜与围护结构表面辐射传热，数学模型包括基本控制方程组、RNG

-

模型、DO辐射模型。

2.3 初始和边界条件

带有隔窗的墙体传热系数为2.50 W/(m

·K)，其他墙体传热系数为0.41 W/(m

·K)，外窗传热系数为4.68 W/(m

·K)。地面设为绝热面，顶棚传热系数为0.41 W/(m

·K)。室外空气温度保持283.15 K。室内空气及围护结构初始温度均设为283.15 K，室内空气初始流速设为0。

① 电散热器供暖房间

电散热器选用等热流边界条件，电散热器各表面热流密度见表1

。

发芽指数可以衡量种子的发芽数，反映种子的发芽速度，还可以用来检测种子的活力。不同浓度的海水对厚萼凌霄种子发芽指数的影响数据见图3。

② 电热膜供暖房间

电热膜表面热流密度为185 W/m

。墙体内表面发射率取0.8，玻璃表面发射率取0.8，电热膜表面发射率取0.9。

③ 蓄热电散热器供暖房间

结合3种电供暖装置的放热特性，选择不同时间，在过房间中心点的竖直截面(

=1.95 m)、水平截面(

=1.50 m)进行温度云图分析，对比房间中心点空气温度。

1.2.3 流式细胞仪检测B淋巴细胞抗原表达 取100 μL EDTA抗凝全血加入流式细胞分析专用试管，加入10 μL CD19-FITC、10 μL CD20-PE后混匀，室温避光反应15 min，再加入1 mL红细胞裂解液，室温避光反应10 min后，离心弃上清液，加入2 mL 1×PBS洗涤1次后以300 μL PBS重悬细胞，用艾森生物ACEA NovoCyteTM流式细胞仪进行FCM测定，在FSC/SSC图上设门去除碎片及死细胞，然后测定CD19+、CD20+B淋巴细胞的百分率，用NovoExpress软件获取、分析数据。

蓄热电散热器工作过程分为蓄(放)热阶段(8 h)、放热阶段(16 h)。开始时间计为0 h，时间步长设为0.01 h。

[0 h，8.5 h)的温度拟合式为

：

=-0.084 3

+1

16

+4

818

+284

4

=-0

054 38

-0

023 52

+11

71

+

284

2

当年，明朝的边将李成梁，在抚顺一带守边。明朝朝廷呢，挺好，在东北设挺多马市，当中就有清原马市、抚顺关马市。那时候马市，每个月定期开放两次，让女真人和汉人交换物品，就像现在的自由市场。朝廷呢，在边关收税，明朝朝廷的规定挺好，都正常交税。可是守关的明军，欺负、勒索女真人，女真人野性，不服他们勒索，就跟守关的明军干仗，仇也越积越深。

=0

197 5

-3

401

+29

61

+285

此外，枯草芽孢杆菌对蛋白的降解能力较强。从养殖池塘底泥中分离的枯草芽孢杆菌也作为降解饲料蛋白菌剂，并采用紫外诱变提升蛋白酶活性[9]，通过高温发酵提高发酵液中蛋白质的降解率[10]。另外，新疆阿克苏盐碱地土壤中可培养的优势菌群为芽孢杆菌属(36. 27%)、链霉菌(10.8%)、微球菌属(6.9%)等[7]，采用变性梯度凝胶电泳分析芽孢杆菌目也为优势菌群[11]，由此推测芽孢杆菌属菌群对土壤中Cry1Ac蛋白降解可能具有较大贡献。芽孢杆菌属菌群与Cry1Ac蛋白降解特性还需深入研究。

式中

——蓄热电散热器前表面温度，K

——时间，h

综上，针对肝硬化患者，在给予常规治疗及护理的同时，配合实施优质护理干预，可有效提高患者的生活质量，效果较好，值得推广。

——蓄热电散热器顶面温度，K

——蓄热电散热器两侧面温度，K

——蓄热电散热器出风温度，K

[8.5 h，24.0 h]的温度拟合式为

：

=0

321 5

-14

27

+456

6

由图9、10可知，电热膜供暖房间供暖初期竖直方向、水平方向室内空气温度分布均比较均匀。

由图6、7可知，电散热器供暖房间供暖初期竖直方向室内空气温度由下向上逐渐升高，温度分层明显。水平方向室内空气温度分布比较均匀。

=0

205

-12

021

+494

5

腮腺导管的口径、尺寸和角度都与临床相关，它可以表示病理过程，研究腮腺导管的形态学特征对腮腺类疾病的诊断和治疗有重要意义［1-4］。由于临床图像数据中，存在噪声、灰度不均匀、边界不清晰等不良因素，导致传统的分割方法在分割图像时出现分割结果边界不连续、不光滑、不能很好地逼近图像真实边界的情况。图1所示，（A）为患者左侧腮腺注射造影剂后5 min内行CBCT检查的扫描结果，（B）为对应的RadiAnt软件重建结果，从图中蓝色箭头所指区域不难看出，导管边界模糊，图像灰度不均匀，并且存在大量细小颗粒目标，给实际分割带来了巨大的挑战。

2.4 软件工具与相关设置

采用ICEM CFD进行模型建立与网格划分，采用FLUENT进行求解。采用准确度比较高的二阶迎风格式求解方程，压力-速度耦合迭代选用SIMPLEC算法。FLUENT的连续性、速度场残差、湍流项均设置为10

，能量方程残差设为10

。

2.5 网格无关性验证

根据网格无关性验证结果，电散热器、电热膜、蓄热电散热器供暖房间的模型网格数分别为19×10

、18×10

、32×10

个。

2.6 模型验证

在实验室内布置与模型相同的电散热器进行室内温度实测，以验证模型的准确性。实测阶段室外温度保持在10 ℃左右，在实验室中心线1.5、2.0 m高度分别布置热电偶测量室内空气温度。两高度室内空气温度实测值、模拟值随时间的变化见图5。由图5可知，两高度室内空气温度的实测值、模拟值随时间变化趋势一致，模拟值与实测值的最大相对误差绝对值小于10%。说明模型的准确性可以接受。

3 模拟结果与分析

3.1 室内温度场

蓄热电散热器出风口选用速度边界条件，风速为0.05 m/s，送风角(与水平面夹角)为45°。回风口设为自由出流。后表面、底面设为绝热面。

电散热器供暖房间中心点空气温度随时间变化见图8。由图8可知，房间中心点空气温度在130 min左右趋于稳定，约26.3 ℃。

考虑到电散热器升温迅速

，选取供暖初期20、25 min进行竖直、水平截面温度云图分析，分别见图6、7。

=0

161 6

-7

621

+387

由模拟结果可知，在竖直截面上，20 min时人员活动区域(高度1.6 m以下

、水平距离墙及电供暖装置0.2 m的室内区域)的空气温度范围为14.0～16.5 ℃，25 min时为14.0～17.0 ℃。在水平截面上，20 min时人员活动区域空气温度约16.0 ℃，25 min时约16.5 ℃。

① 电散热器供暖房间

② 电热膜供暖房间

考虑到电热膜较为稳定且缓慢的放热特性，选取供暖初期30、35 min进行竖直、水平截面温度云图分析，分别见图9、10。

=-2

642

+373

由模拟结果可知，在竖直截面上，30 min时人员活动区域空气温度范围为15.0～15.5 ℃，35 min时约16.0 ℃。在水平截面上，30 min时人员活动区域空气温度范围为15.0～15.5 ℃，35 min时约16.0 ℃。

电热膜供暖房间中心点空气温度随时间变化见图11。由图11可知，房间中心点空气温度在100 min左右趋于稳定，约25.6 ℃。电热膜供暖时，室内空气升温比电散热器快。

③ 蓄热电散热器供暖房间

为全面评价蓄热电散热器在蓄(放)热阶段、放热阶段的室内空气变化，选取1、8、16 h进行竖直、水平截面温度云图分析，见图12～14。

由图12～14可知，由于蓄热电散热器主要以强制对流传热加热室内空气，因此除蓄(放)热阶段初期(供暖初期)出风温度比较低，室内空气温度分层不明显外，蓄(放)热阶段末期、放热阶段室内空气温度以高温射流为中心向周围逐渐递减，分层明显。

由模拟结果可知，在竖直截面上，1 h时人员活动区域温度范围为11～13 ℃，8 h时为11～43 ℃，16 h时为13～23 ℃。在水平截面上，1 h时人员活动区域温度范围为11～15 ℃，8 h时为11～31 ℃，16 h时为11～23 ℃。

房间中心线0.5、1.0、1.5 m高度空气温度随时间变化见图15。由图15可知，蓄放热周期室内空气变化幅度比较大。3个高度的空气温度变化趋势一致，均在9.5 h达到最高后下降。1.0、1.5 m高度空气温度接近，且高于0.5 m高度空气温度。

3.2 室内速度场

① 电散热器供暖房间

陆也不见得认同，却还是包容。在招收下一届研究生面试时，曾笑着问考生：“你们对我的学生谷文达看法如何？”

电散热器供暖房间20 min时竖直截面速度矢量图见图16。由图16可知，电散热器附近及上方顶棚处空气流速比较高，人员活动区域空气流速均低于0.15 m/s且均匀稳定。

② 电热膜供暖房间

电热膜供暖房间30 min时竖直截面速度矢量图见图17。由图17可知，电热膜附近空气流速范围为0.20～0.25 m/s，且在电热膜附近形成涡流。受顶棚和地面温度的影响，气流上升至顶棚后在边角处形成小涡流。除电热膜附近及涡流区外，其他区域空气流速分布均匀，均小于0.15 m/s。

PPOE模块实现了图像传输系统中数据解析的功能,其工作原理如图4所示。它在PCIE事务层上对数据做处理,解析TLP包头,提取TLP的负载数据pic_package,再对pic_package做包头卸载工作,提取出有效的图片数据,这与pic_package组包过程正好相反。

③ 蓄热电散热器供暖房间

蓄热电散热器供暖房间1 h时竖直截面速度矢量图见图18。由图18可知，空气以0.05 m/s的速度由蓄热电散热器出风口出射，然后迅速衰减至0.015 m/s，流动过程中卷吸周边空气并实现换热，人员活动区域空气流速为0.005 m/s。

3.3 室内热环境评价

采用温度不均匀系数评价室内温度均匀性，温度不均匀系数越大，说明温度越不均匀，反之说明温度分布均匀。分别选取3个竖直截面(

分别为0.50、1.95、3.00 m)、3个水平截面(

分别为0.20、1.00、1.70 m)，在每个截面上随机取20个测点，计算第8 h的温度不均匀系数。

温度不均匀系数

的计算式为

：

(1)

式中

——温度不均匀系数

不同Cu含量试样的显微组织如图2所示．从图2可以看到：没有添加Cu元素的1号试样的组织中存在较大的片状初晶硅，共晶硅分布比较集中且晶粒粗大，晶粒的二次枝晶间距也比较大(图2(a))；随着合金中Cu含量的增加发现共晶硅分布趋于均匀细小，晶粒的二次枝晶间距也有明显减小的倾向(图2(c)～图2(d))．

——测点数量

——测点

温度，℃

——各测点平均温度，℃

由式(1)计算得到的各截面温度不均匀系数见表2。由表2可知，3种电供暖装置在竖直截面、水平截面的温度不均匀系数表现出相同的强度。由此可知，电热膜供暖房间温度分布均匀性最佳，其次为电散热器供暖房间，蓄热电散热器供暖房间温度分布均匀性最差。

体验设计理念的引入，可以更好地保证设计的准确性，可以尝试让设计师实地参与专项农业劳动，以使用者的角度去发现用户的切实需求[3]。当然，体验过程中要保证体验时间的充分，体验环境的多样，否则会主观忽视一些用户需求。

4 结论

① 电散热器供暖房间中心点空气温度在130 min左右趋于稳定，约26.3 ℃。电散热器附近及上方顶棚处空气流速比较高，人员活动区域空气流速均低于0.15 m/s且均匀稳定。

② 电热膜供暖房间中心点空气温度在100 min左右趋于稳定，约25.6 ℃。电热膜附近空气流速范围为0.20～0.25 m/s，除电热膜附近及涡流区外，其他区域空气流速分布均匀，均小于0.15 m/s。

③ 蓄热电散热器供暖房间蓄(放)热阶段初期室内空气温度分层不明显，蓄(放)热阶段末期、放热阶段室内空气温度以高温射流为中心向周围逐渐递减，分层明显。蓄放热周期内室内空气温度变化幅度比较大。人员活动区域空气流速为0.005 m/s。

④ 电热膜供暖房间温度分布均匀性最佳，其次为电散热器供暖，蓄热电散热器供暖房间温度分布均匀性最差。

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