（环境工程专业论文）集中供暖分户计量典型住宅热环境数值模拟探讨.pdf

集中供暖分户计量典型住宅热环境数值模拟探讨 专业：环境工程 硕士生：习红军 指导教师：官燕玲 摘要 随着我国供热体制的改革，住宅集中供暖分户计量已逐步得到推广。这其 中有个问题值得关注：即存在户间传热量情况下分户计量户内热负荷的合理确 定。这个问题直接关系到供暖效果、投资经济性和能源的有效利用。本课题 在国内外大量研究的基础上，结合实验数据验证。，首先使用数值模拟的方法 研究集中供暖分户计量典型住宅气流温度场分布规律，希望其能对户内热负荷 和户间传热量的合理确定，提供一些思路与建议。 本文选择的对象为西安地区一分户计量住宅楼的相邻三层典型住宅，在存 在户间传热的情况下对其有关参数作了全面的现场测试，在此基础上使用c f d 软件f l u e n t 及网格划分软件g a m b i t ，对测试对象进行数值模拟，将所得 结果与实验数据比较，从室内流场特征分析、室内空气平均温度、散热器和各 部分围护结构耗热量三方面验证了f l u e n t 模拟应用于这种复杂空间内高瑞 利数湍流纯自然对流的可靠性，从而为户内热负荷在存在户间传热量情况下的 量化求解提供了一条解决途径。最后对一个简化二维模型求出其在几种典型工 况下的户内热负荷和户间传热量并作了初步分析。 关键词：实验数值模拟气流网格划分 4 r e s e a r c ht on n i n e r i c a ls i m u l a t i o no ft h e r m a l e n v i r o n m e n ti nt y p i c a lh o u s e h o l da b o u tc e n t r a l h e a t i n go fh o u s e h o l d b a s e dm e t e r i n g s p e c i a l i t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g a u m o r ：x i n o n g j u n t u t o r ：g u a ny a n l i n g a b s t r a c t w i mt h ei n n o v a t i o no fh e a ts u p p l yi no u rc o u n t r y , t h eh o u s e h o l da b o u tc e n t r a lh e a t i n go f h o u s e h o l d - b a s e dm e t e r i n gi sp o p u l a rs t e pb ys t e p , i ni ta l li s s u ei sn o t e w o r t h y ：i ti st h ea c c u r a t e a s c e r t a i no fh o u s e h o l d - b a s e dh e a t i n gl o a dc a l c u l a t i o ni fc e n t e r e dt h ei n f l u e n c eo ft h eh e a t t r a n s f e rf o rn e i g h b o r t h ed i s s u s s i o nh a sd i r e c ti n f l u e n c eo nt h ee f f e c to fh e a ts u p p l y , t h e e f f i c i e n c yo f t h ei n v e s t m e n t t h ee f f e c t i v eu s i n go f t h ee n e r g ys o u r c e s 1 1 1 i sa r t i c l es i m u l a t e st h e t e m p e r a t ef i e l d i nt y p i c a lh o u s e h o l da b o u tc e n t r a lh e a t i n go fh o u s e h o l d - b a s e dm e t e r i n g c o m b i n i n gw i t he x p e r i m a n t ，d e p e n d i n go nt h es t u d yo f t h ei n t e r n a la n do v e r s e a s ，w i s h e st og i v e s o m et h o u g h t sa n da d v i c e sf o rp r o b l e m sm e n t i o n e db e f o r e t h i sa r t i c l es e l e c t st h i n ee o n j o i n tf l o o r si nat y p i c a lh o u s e h o l da b o u tc e n t r a lh e a t i n go f h o u s e h o l d - b a s e dm e t e r i n gi nx i a l le i t y , t e s t si t sc o n c e m e dp a r a m e t e r sw h e nt h eh e a tt r a n s f e r o c c u r r e d ，d e p e n d i n go ni t ，u s e sf l u e n ta n di t sg r i dm e s h i n gs o f t w a r eg a m b i tt os i m u l a t e t h ea i r f l o wo f t h eo b j e c t ，c o m p a r e si t sr e s u l tw i t ht h ed a t ao f t h ee x p e r i m e n ti nt h r e ea s p e c t s ： t h ea n a l y s i so ft h ea i r f l o w sc h a r a c t e r , t h ea r e a - w e i g h t e da v e r a g eo ft h ea i rt e m p e r a t e ，t h e h e 舐职l o a do f t h er a d i a t o ra n da l lp a r t so f t h eh o u s e h o l d i nc o n c l u s i o n ，i tp r o v e st h er e l i a b i l i t y o ft h ef l u e n ti n s i m u l a t i n gt h ea l r f l o wm e n t i o n e di n t h i sa r t i c l ew i t ht h ec h a r a c t e ro f c o m p l e xs h a p e s ，h i g hr an u m b e r , t u r b u l e n ta n dp u r en a t u r a lc o n v e c t i o n ，t h u sg i v e sam e t h o do n a c q u i r i n gt h en u m b e ro f t h eh o u s e h o l d - b a s e dh e a t i n gl o a da n dh e a tt r a n s f e rf o rn e i g h b o r a tl a s t ， t oat w o - d i m e n s i o n a l ，s i m p l ym o d e l ，c o m a r i n ga n da n a l y z i n gi t sh o u s e h o l d - b a s e dh e a t i n gl o a d a n dh e a tt r a n s f e rf o rn e ! i g h b o ro ns o m ef a m i l i a rc o n d i t i o n s k e y w o r d s ：e x p e r i m e n tn u m e r i c a ls i m u l a t i o na i r f l o w 两dm e s h i n g 5 笛一童绪论 1 1 研究背景和现状 改革开放以来，我国的城镇集中供热事业得到了较大发展，尤其是在我国 实行住宅商品化并可分期付款购买的政策以后，我国住宅建设进入了一个高速 发展的阶段，并将会持续一段较长的时间。随之而来的就是供暖能耗的急剧增 加，并成为我国持续增加的能源消耗中占有相当比重的一部分。但在我国原有 供热体制及热收费方法基础上的住宅集中供热表现出诸多缺陷：如单位面积供 热能耗居高不下，建筑节能技术发展推广缓慢，供热行业发展后劲不足等。人 民生活水平要提高，国家的能源安全要得到可靠的保障，建筑要体现环保节能 的发展趋势，总结其他国家的经验，结合我国目前的供热现状，建设部提出了 改革供热体制，实行热商品化、货币化及大力推广节能建筑等的改革思路并自 2 0 0 0 年左右开始在全国推广实行。而对集中供热来说，实行热商品化、货币 化就意味着要实行方便可靠、用户可调、有一定程度准确度的供热分户计量。 这项政策提出以来，相关研究工作逐渐展开，取得了一定进展，在我国得 到了一定程度的推广，在某些城市进展较快，如天津、北京、哈尔滨等都制定 了自己的集中供热分户计量设计技术规程并有了收费办法。但总的来说在我 国，分户计量起步较晚，在热收费方面尚处于探索阶段，这方面的有关标准尚 未制定。在热负荷计算方面，2 0 0 1 年3 月国家颁布了对采暖通风与空气调 节设计规范的修订，增加了第九节关于热水集中采暖分户热计量的内容，其 中第3 9 2 条指出，分户计量采暖系统的户间传热温差取值多少，室内计算温 度提高多少度为宜等问题，需要经过较多工程设计计算及工程实践的验证，方 可提出相对可靠的简化计算方法 。在规范修订中没有明确给出分户计量热负 荷的计算方法。具体说就是由于热的特殊性及热负荷计算的复杂性，仍有一些 问题有待探讨，部分如下： 夺分户计量户内热负荷的确定：实行分户计量后，热用户应该也可能根 据自身需要调节其室内热系统，变温或( 和) 间歇运行都很有可能。 而原来的热系统2 4 小时运行，热负荷计算采用稳态计算加修正因子。 如何通过调整户内设计热负荷使得系统既基本满足调节工况下用户舒 适性要求，又不会增加太多初投资，稳态计算法是否适用于这种可变 工况? 夺户间传热量的影响考虑：由于热的特殊性，在用户分散调节行为下不 可避免的会出现户间传热。户间传热量在多大程度上影响用户热舒适 性，在多大户间温差下应予以考虑? 夺底、顶、边住户公共热负荷的分摊：这些位置的住户承担了部分公共 外维护结构的热负荷，在同样的热舒适条件下将比普通位置住户消耗 更多的热量。该如何分摊? 针对这些问题，各地在技术分析和实测验证的基础上，总结了一些经验及 参考数据，如天津市集中供热住宅计量供热设计规程d b 2 9 - - 2 6 - - 2 0 0 1 ： 3 1 2 条中规定分户计量户内热负荷的确定，设计温度应在原有基础上提高2 ，由此热负荷增加7 到8 ，3 2 1 中认为户问传热的计算温差应为5 到 8 ，户间各方向的热传递不能简单叠加，而应在加和后乘上一个概率系数， 3 2 2 中规定户间传热负荷不应超过计算热负荷的5 0 。；北京市新建集中 供暖住宅分户热计量设计技术规程d b j 0 1 6 0 5 2 0 0 0 3 0 2 条中规定卧 室、起居室和卫生间等主要居住空间的室内计算温度应按相应的设计标准提高 2 c ，3 0 4 中明确指出户间传热应计算，其温差为6 到8 ，户间传热负荷 不应超过计算热负荷的8 0 等o 。 以上这些都为我们研究分户计量户内热负荷及户间传热提供了很好的借 鉴，但同时也有待进一步深入：如数据的来源多来自设计经验及工程实例，而 建筑材料、形式等千差万别，其普遍性、可靠性有待加强，没有在理论角度作 进一步分析；地域性较强，用于异地尚需大量论证。总的来说数据的可移植性 有待加强。 本课题拟通过计算流体力学先进的数值模拟工具i 模拟分户计量户内流场 及温度场，并利用典型工程实例验证其可靠性，在此基础上模拟各种典型材料、 工况、气候等条件下分户计量户内热负荷及户间传热，找出其主要影响参数， 归纳其规律，提出一种较准确的户内热负荷简化计算方法；同时提出一种对于 整个采暖期，户间传热占房间总热耗比例的较准确的数据图表( 典型材料、工 况、气候等条件下) 。从而为我国这方面设计规范的完善提供依据，也为分户 计量的合理收费创造了条件。 限于时间等原因，本论文主要精力集中在了实验实例测试及模拟工具研究 该项问题的可靠性上。 1 2c f d 软件f l n t 简述及在暖通领域的应用 计算流体力学( c f d ：c o m p u t a t i o n a lf l u i dd y n a m i c s ) 技术，是目前国际上流 体流场研究的一个重要工具。简单地说，c f d 就是利用计算机，将求解流体 流动的各种守恒控制偏微分方程组离散化求解，并将其结果可视化的技术，具 有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点。国际上 目前仅有几套相对比较成熟的c f d 商业软件，如p h o n i e c s 、f l u e n t 、c f x 等，鉴于本课题所模拟的对象及问题性质，选用了f l u e n t 及其前处理( 网 格划分) 软件g a m b i t 。 f l u e n t 是用于模拟计算复杂几何条件下流动和传热问题的c f d 程序。 它提供的无结构网格生成程序，把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和 轻松。可以生成的网格包括二维的三角形和四边形网格；三维的四面体、六 面体及混合网格。并且，可以根据计算结果调整网格，因此可以节约计算时 间。该程序可以用于模拟可压缩与不可压缩流动问题、稳态和瞬态流动问题、 无粘流，层流及湍流问题、对流换热问题( 包括自然对流和混合对流) 、导热 与对流换热耦合问题、辐射换热问题等，在暖通行业有着较广泛应用范围。 7 暖通设计的最终目的是以经济技术合理的系统设计及设备选型实现所要 求的室内气候环境( 温湿度、气流、污染物质浓度等的分布) ，实现对这些环境 参数的合理控制。利用c f d 技术，可更有效地了解室内气流的构造、分布特 征，为合理的系统设计及设备选型提供有益的参考资料。暖通行业是c f d 技 术应用的重要领域之一。以建筑空间为对象的计算机数值模拟，在一些先进国 家，如室内热环境、空调系统、设备设计在内的建筑设计上的计算机模拟技术 得到广泛应用。我国暖通空调制冷行业已有不少专家对c f d 的应用研究开展 了大量的工作，取得了一定的成果，主要表现在以下方面。： 夺通风空调设计方案优化及预测、空调设计方案的数值预测f 仿真) 、高大 空间气流组织、置换通风方式的数值模拟、洁净室气流分布的数值模 拟等： 夺传热传质设备的c f d 分析，如各种换热器、冷却塔的c f d 分析； 令射流技术的c f d 分析，如空调送风的各种末端设备等； 夺流体机械及流体元件，如泵、风机等旋转机械内流动的c f d 分析，各 种阀门的c f d 分析； 夺空气品质及建筑热环境的c f d 方法评价、预测； 夺建筑火灾烟气流流动及防排烟系统的c f d 分析； 夺锅炉燃烧( 油、气、煤) 规律的c f d 分析； 城市风( 或建筑小区微气候) 与建筑物及室内空气品质的相互影响过程 的c f d 分析； 夺管网水力计算的数值方法等； 可以看出，c f d 分析已用于暖通空调行业的诸多方面并取得一定成果。笔 者在本文中进一步将其拓展到研究散热器供暖室内流场的模拟上来。当然，也 应该清楚的认识到散热器供暖室内流场及传热问题的复杂性和该类模拟软件 的局限性，应对其模拟结果作合理的验证分析，必要的情况下应作具体实验验 证，本课题正是基于这样的思想。 1 3 f l u e n t 模拟该课题的难点 夺测试对象为典型商品住宅，使用面积约1 1 0m 2 ，高度3 米，户型三室 两卫一厅一厨，体积较大、为三维结构且形状复杂( 里面有多面内墙) 。 夺室内空气流动为湍流流态、三维空间高瑞利数纯自然对流。常见模拟 计算中二维的多而三维少，强迫流动或混合流动的多而纯自然对流少， 形状简单的多而复杂的少。f l u e n t 本身在模拟高瑞利数纯自然对流 这种流场时的可靠性也有待进一步验证。 夺壁面边界网格处理：纯自然对流的湍流其紊动能量更多的来自于有较 大梯度的流场区域，如本课题中的散热器周围流场，这意味着对这些 区域的网格处理要更仔细，以更好的模拟出湍流的发展壮大。 夺计算资源的有限性：要想全面准确的反映出这种复杂流场的特征，需 要很强大的计算工具。本课题中使用的是奔四1 5 g ，内存7 6 8 m 的微 暖通设计的最终日的是以经济技术合理的系统设计及设备选型实现所要 求的室内气候环境( 温湿度、气流、污染物质浓度等的分稚) 。实现对这些环境 参数的合理摔制。利用c f d 技术，可更有效地了解室内气流的构造、分布特 征，为合理的系统设计及设备选型提供有益的参考资料。暖通行业是c f d 技 术应_ 蚪j 的重要领域之。以建筑空间为对象的计算机数值模拟，在一些先进国 家，如室内热环境、空调系统、设备设计在内的建筑设计上的计算机模拟技术 得到广泛应用。我国暖通空调制冷行业已有不少专家对c f d 的应用研究开展 了大量的工作，取得了一定的成果，主要表现在以下方面。： 夺通风空调设计方案优化及预测、空调设计方案的数值预测( 仿真) 、高大 空间气流组织、置换通风方式的数值模拟、洁净室气流分布的数值模 拟等； 审传热传质设各的c f d 分析，如各种换热器、冷却塔的c f d 分析； 夺射流技术的c f d 分析，如空调送风的各种末端设备等； 夺流体机械及流体元件，如泵、风机等旋转机械内流动的c f d 分析，各 种阀门的c f d 分析； 夺空气品质及建筑热环境的c f d 方法评价、预测； 夺建筑火灾烟气流流动及防排烟系统的c f d 分析； 夺锅炉燃烧( 油、气、煤) 规律的c f d 分析； 审城市风( 或建筑小区微气候) 与建筑物及室内空气品质的相互影响过程 的c f d 分析； 夺管网水力计算的数值方法等； 可以看出，c f d 分析己用于暖通空调行业的诸多方面并取得一定成果。笔 者在本文中进一步将其拓展到研究散热器供暖室内流场的模拟上来。当然，也 应该清楚的认识至d 散热裾供暖室内流场及传热问题的复杂性和该类模拟软件 的局限性，应对其模拟结果作合理的验证分析，必要的情况下应作具体实验验 证，本课题正是基于这样的思想。 1 ，3f l l 兀! n t 模拟该课题的难点 令测试对象为典型商品住宅，使用面积约1 1 0m 2 ，高度3 米，户型三室 两卫一厅一厨，体积较大、为三维结构且形状复杂( 里面有多面内墙) 。 夺室内空气流动为湍流流态、三维空间高瑞利数纯自然对流o 。常见模拟 计算中二维的多而三维少，强迫流动或混合流动的多而纯自然对流少， 形状简单的多而复杂的少。f l u e n t 本身在模拟高瑞利数纯自然对流 这种流场时的可靠性也有待进一步验证。 夺壁面边界网格处理：纯自然对流的湍流其紊动能量更多的来自于有较 大梯度的流场区域，如本课题中的散热器周围流场，这意味着对这些 区域的网格处理要更仔细，以更好的模拟出湍流的发展壮大。 夺计算资源的有限性：要想全面准确的反映出这种复杂流场的特征，需 要很强大的计算工具。本课题中使用的是奔四1 5 g ，内存7 6 8 m 的微 要很强大的计算工具。本课题中使用的是奔四1 5 g ，内存7 6 8 m 的微 机，所以在建模时关注重点区域，简化处理一般区域，以便得到的结 果能基本反映测试对象的主要特征。 第二章实验研究 本次实验利用铜一康铜热电偶 对西安市一典型住宅楼的上下彼此相连的 三套房间的供暖热环境进行了连续九天不间断的测量，以中间层为主测层。主 要测量了外围护结构，如外窗、外墙等的内外表面温度；套内各房间的空气温 度、地板及顶板温度；部分内墙及户隔墙的表面温度；各朝向室外空气温度等。 以得到供暖房间各部分温度实际变化趋势，并为以后的数值模拟提供可靠的原 始条件数据及验证数据。 2 1 实验对象基本情况 本测试所在建筑为高层住宅，是西安市小寨西路太白新苑小区a 座：该建 筑地面以上2 2 层，地下一层，南北向布置，东西对称，1 2 2 层为住宅，剪 力墙结构，每层六户，一般层高为3 m ，顶层层高3 6 m ，2 2 层总高6 6 6 m 。每 户均设壁挂式燃气锅炉采暖，楼梯间、电梯间及公共走道均不采暖。 三套测试房间位于东南户1 9 、2 0 、2 1 层房间( 均为中间层) ，三层结构、 布局、采暖系统均完全相同，且上下相连。其户型为三室一厅( 客、餐厅共用) 一厨两卫，建筑面积约为1 3 5 m 2 ，平面布置见附录一。卫生间设计采暖温度 2 3 ，其余房间均为1 8 ，设计热负荷8 9 2 1 w ，采用壁挂式燃气锅炉供暖， 系统形式为单管串联跨越式，设计工况为供回水温8 5 6 0 ，压力o 2 o 3 m p a ，通过埋地p p r 管与散热器相连形成密闭回路。，采暖系统布置见附 录五。其供暖热设备参数如下： 壁挂式燃气锅炉：品牌为r o c a ，型号v i c t o r i a2 0 2 0 f 。 散热器：采用深圳市方大集团生产的冬阳牌铜铝复合散热器( 表面喷塑) ，其 中卫生间采用z l g d 2 s 一6 0 0 一1 2 型，每片标准散热量1 1 9 w ( 温差6 4 5 ) ； 其余房间采用z l g d 2 s 一7 0 0 一1 2 型，每片标准散热量1 4 1 w ( 温差6 4 5 ) ”。 具体布置见表2 1 1 。 表2 1 1 各房间散热器布置 房间号散热器名称散热器型号片数散热面模拟尺寸( m ) 积( 2 ) 1 ( 卧室) 1 s a nz l g d 2 s 一7 0 0 - 1 21 l7 1 52 9 6 1 0 0 1 5 2 ( 卧室)2 s a nz l g d 2 s 一7 0 0 1 21 27 83 2 7 1 0 0 1 5 3 ( 卧室) 3 s a nz l g d 2 s 一7 0 0 - 1 285 22 1 3 1 0 0 1 5 4 ( 卫生间)4 s a n z l g d 2 s 一6 0 0 一1 273 9 91 6 0 1 0 0 1 5 5 ( 客厅) 5 b e i s a nz l g d 2 s 7 0 0 - 1 21 27 82 5 6 1 3 * 0 1 5 5 ( 客厅)o n a n s a 九z l g d 2 s 一7 0 0 1 21 27 83 2 7 1 0 0 1 5 7 ( 卫生间)7 s a nz l g d 2 s 一6 0 0 1 21 0 5 7 2 3 5 * 1 0 0 1 5 测试房间围护结构构成如下： 1 、保温外墙3 1 0 ：2 0 删内粉刷+ 1 5m r n 苯板+ 2 5 0i l m 钢筋混凝土+ 2 5m i l l 水泥砂浆 2 、非保温外墙2 9 5 ：2 0m 内粉刷+ 2 5 0 衄钢筋混凝土+ 2 5 眦水泥砂浆 l o 3 、户隔墙2 3 0 ：2 0 衄内粉刷+ 1 0 衄苯板+ 1 8 0m 钢筋混凝土+ 2 0 咖内粉刷 4 、隔墙2 2 0 ：2 0 衄内粉刷+ 1 8 0 珊钢筋混凝土+ 2 0m i l l 内粉刷 5 、楼板1 5 0 ：2 0m m 内粉$ u + 1 0 眦苯板+ 1 2 0 衄钢筋混凝土 6 、外窗0 1 0 ：铝合金单框双玻窗1 0 哑 7 、户门0 6 0 ：保温密闭防盗门6 0 衄 其热工参数见表2 1 2 。 表2 1 2 围护结构有关热工参数 名称平均平均导平均设计传热系数 密度热系数比热 w ( m 2 日 k e j m 3w ( m 、 j ( k g ) 保温外墙3 1 0 2 2 7 20 6 0 59 9 11 5 1 非保温外墙2 9 52 3 8 6 1 5 2 49 4 02 9 1 户隔墙2 3 0 2 2 5 30 6 3 59 9 01 9 5 隔墙2 2 0 2 3 5 51 4 7 29 4 43 3 4 楼板1 5 0 2 2 2 90 4 9 21 0 0 92 2 0 外窗0 1 02 5 0 0 0 1 4 48 4 04 2 0 户门0 6 0 7 0 01 1 4 62 5 0 01 7 6 测试地点： 测试时间： 测试原理： 数据记录： 2 2 测试简介 西安市小寨西路太白新苑小区a 座东南户1 9 、2 0 、2 1 层房间。 2 0 0 4 年0 2 月1 6 日1 0 ：0 0 至2 0 0 4 年0 2 月2 4 日1 4 ：o o ，共计9 天1 9 5 小时，其中0 2 月2 1 日1 2 ：o o 至2 2 日0 9 ：o o 因休息未记 录数据，这期间燃气锅炉仍保持2 1 日1 2 ：0 0 以前状态。 利用p z 6 7 型直流数字高精度电位测量仪( 精度为0 0 0 0 0 1 m v ) 测 出铜一康铜热电偶感温结点与冰瓶节点之间的电位差，再通过标定 后铜一康铜热电偶电位差与温差的函数关系式将其转化为温度值。 每整点作为记录的时间，手工记录。原计划采用具有数据自动记录 功能，并能将数据上传给计算机的热电偶数字温度自动巡回检测 仪，但因其误差与测量的实际温度相比较大而放弃。 电偶丝选用：因本实验所用热电偶丝较多，先后共用两种来源的热电偶丝：一 种白购，命名其类别为tl ；一种来自本校环境科学与工程学院 热工实验室，命名其类别为t2 。两种热电偶丝均为0 5 栅铜一 康铜丝，并在数据处理时分别对其进行了温度标定。 测点布置：1 9 层布置热电偶测点2 3 个，锅炉累计燃气消耗量记录点1 个，其 测点名称及位置分布分别见表2 2 1 及附录二；2 0 层作为主测层， 共布置热电偶测点7 4 个，另外还在锅炉供回水处装设了热量计， 记录了锅炉累计燃气消耗量、供回水温度、累计功耗、瞬时流量及 功率等参数，共计记录点数8 3 个，其测点名称及位置分布分别见 表2 2 2 及附录三；2 1 层布置热电偶测点1 7 个，锅炉累计燃气消 耗量记录点1 个，其测点名称及位置分布分别见表2 2 _ 3 及附录四。 三层累计记录点共1 2 5 个。 表2 2 11 9 层测点名称 点名点号类别 点名点号类别 1 室温( 高2 0 ) 1 9 0 1t 12 散热器供水温 1 9 1 4t 1 5 室温( 高2 0 ) 1 9 0 2t 12 散热器回水温 1 9 1 5t 1 1 地板温 1 9 0 3t l 3 散热器供水温 1 9 1 6t 1 5 地板温 1 9 0 4t 1 3 散热器回水温 1 9 1 7t 1 1 顶板温 1 9 0 5t 1 5 北侧散热器供水温 1 9 2 0t 2 5 顶板温 1 9 0 7t 15 北侧散热器回水温 1 9 2 1t 2 6 锅炉供水温 1 9 0 8t 1 5 南侧散热器供水温 1 9 2 2t 1 6 锅炉回水温 1 9 0 9t 1 5 南侧散热器回水温 1 9 2 3t 1 5 西户隔墙壁温 1 9 1 0t 1 7 散热器供水温 1 9 2 4t 1 5 东户隔墙壁温 1 9 1 1t 1 7 散热器回水温 1 9 2 5t 1 1 散热器供水温 1 9 1 2t 1 3 室温( 高2 0 ) 1 9 2 6t 2 l 散热器回水温 1 9 1 3t 1 累计燃气( m 3 ) 1 9 2 7 表2 2 22 0 层测点名称 点名点号类别点名点号类别 1 室温( 高2 o )2 0 1 0 2t 1 7 窗内侧壁温 2 0 4 0 1t 1 1 地板温 2 0 1 0 3t 1 7 窗外侧壁温 2 0 4 0 2t 1 1 顶板温 2 0 1 0 4t 1 7 散热器供水温 2 0 4 0 6t 1 1 窗内侧壁温 2 0 1 0 5t 1 7 散热器回水温 2 0 4 0 7t 1 1 窗外侧壁温 2 0 1 0 6t 1 6 室温( 高2 o ) 2 0 4 0 8t 1 1 南向室外气温 2 0 1 0 7t 2 6 地板温 2 0 4 0 9t 1 l 南外墙内侧壁温 2 0 1 0 8t l6 顶板温2 0 4 1 0t 1 l 南外墙外侧壁温 2 0 1 0 9t 2 6 西外墙内侧壁温 2 0 4 1 1t 2 1 西外墙内侧壁温2 0 1 1 0t 1 6 西外墙外侧壁温 2 0 4 1 2t 2 1 东侧内墙壁温 2 0 1 1 1t 1 6 窗内侧壁温 2 0 4 1 3t 1 1 散热器供水温2 0 1 1 2t 16 窗外侧壁温2 0 4 1 4t 1 1 散热器回水温 2 0 1 1 3t 15 窗内侧壁温2 0 4 1 5t 1 7 室温( 高2 0 )2 0 1 1 4t 1 5 窗外侧壁温 2 0 4 1 6t 1 7 地板温 2 0 1 1 5t 1 5 室温( 高2 0 ，靠5 窗) 2 0 5 0 1t 1 7 顶板温 2 0 1 1 6t 1 5 室温( 高2 0 ) 2 0 5 0 2t 1 2 室温( 高2 0 ) 2 0 2 0 1t 15 地板温( 靠5 窗) 2 0 5 0 3t 1 2 地板温2 0 2 0 3t 1 5 地板温 2 0 5 0 4t 1 2 顶板温 2 0 2 0 4t 15 项板温( 靠5 窗) 2 0 5 0 5t 1 2 推拉门内侧壁温 2 0 2 0 5t 1 5 顶板温 2 0 5 0 6t 1 2 推拉门外侧壁温 2 0 2 0 6t 1 5 南侧散热器供水温 2 0 5 0 7t 1 阳光室气温( 高2 o ) 2 0 2 0 7t 1 5 南侧散热器回水温 2 0 5 0 8t 1 2 阳光窗内侧壁温 2 0 2 0 8t 1 5 西户隔墙内侧壁温 2 0 5 0 9t 1 2 阳光窗外侧壁温 2 0 2 0 9t 1 5 东户隔墙内侧壁温1 2 0 5 1 0t 1 2 西侧内墙壁温2 0 2 1 0t 15 东户隔墙内侧壁温22 0 5 1 1t 1 2 南侧内墙内侧壁温 2 0 2 1 1t 1 5 北侧散热器供水温 2 0 5 1 2t 1 2 南内墙外侧壁温 2 0 2 1 2t 1 5 北侧散热器回水温 2 0 5 1 3t 1 2 东外墙内侧壁温 2 0 2 1 3t 1 4 楼梯间隔墙内侧壁温 2 0 5 1 4t 2 2 散热器供水温 2 0 2 1 4t 1 4 散热器供水温 2 0 5 1 5t 1 2 散热器回水温 2 0 2 1 5t l 4 散热器回水温 2 0 5 1 6t 1 3 室温( 高2 0 ) 2 0 3 0 1t 1 6 锅炉供水温 2 0 6 0 1t 2 3 室温( 高1 0 ) 2 0 3 0 2t 1 6 锅炉回水温2 0 6 0 2t 2 3 地板温2 0 3 0 3t 1 5 东邻户隔墙壁温 2 0 6 0 3t 2 3 顶板温2 0 3 0 4t 1 供水温度( ) 2 0 6 0 4 3 窗内侧壁温2 0 3 0 5t 1 回水温度( ) 2 0 6 0 5 3 窗外侧壁温2 0 3 0 6t 1 瞬时流量( m 3 h ) 2 0 6 0 6 3 东外墙内侧壁温2 0 3 0 9t 1累计功耗( m w h l2 0 6 0 7 3 东外墙外侧壁温2 0 3 1 0t 2 瞬时功率( v o 2 0 6 0 8 3 北户隔墙内侧壁温 2 0 3 1 1t 1 运行时间( h ) 2 0 6 0 9 3 散热器供水温 2 0 3 1 2t 1累计流量( m 3 )2 0 6 1 0 3 散热器回水温 2 0 3 1 3t 1 北向室外气温( )2 0 6 1 1 3 东向室外气温 2 0 3 1 4t 2 累计燃气( m 3 ) 2 0 6 1 2 7 谣向室外气温 2 0 3 1 5t 2 点名点号 类别点名点号类别 1 室温( 2 0 ) 2 1 0 1t 2 5 西户隔墙壁温 2 1 1 0t 2 5 室温( 2 0 )2 1 0 2t 2 5 东户隔墙壁温 2 1 1 1t 2 1 地板温2 1 0 3t 2 3 散热器供水温 2 1 1 6t 2 5 北楼梯间隔墙壁温 2 1 0 4t 2 3 散热器回水温 2 1 1 7t 2 5 地板温2 1 0 5t 2 5 北侧散热器供水温2 1 1 8t 2 1 顶板温2 1 0 6t 2 5 南侧散热器回水温 2 1 2 3t 2 5 顶板温 2 1 0 7t 2 3 室温( 2 0 )2 1 2 6t 2 6 锅炉供水温2 1 0 8t 2 3 地板温 2 1 2 7t 2 6 锅炉回水温2 1 0 9t 2 累计燃气( m 3 1 2 1 2 8 以使各房间基本处于热平衡状态，设定恒定出水温度由锅炉自动保 持至试验结束；2 0 0 4 0 2 1 7 日1 0 ：0 0 至2 0 0 4 0 2 1 9 日1 0 ：0 0 期问 2 0 层锅炉停机，1 9 ，2 1 层运转，为实验设定第一工况；2 0 0 4 0 2 1 9 日1 0 ；0 0 至2 0 0 4 0 2 2 1 日1 2 ：0 0 期间2 0 层锅炉运转，1 9 ，2 1 层 停机，为实验设定第二工况；2 0 0 4 0 2 2 1 日1 2 ：0 0 至2 0 0 4 0 2 2 4 目1 4 ：o o 期间2 0 层锅炉停机，1 9 ，2 1 层运转，为实验设定第三 工况，其中0 2 月2 1 日1 2 ：o o 至2 2 日0 9 ：0 0 因休息未记录数据， 这期间燃气锅炉仍保持第三工况状态。具体情况见表2 2 4 。 表2 2 4 测试状态切换表 时间天气锅炉运转情况测量情况 1 9 层2 0 层2 1 层1 9 层2 0 层2 1 层 2 月1 6 日 o 一1 7 1 0 点1 0 点1 0 点1 0 点1 0 点1 0 点 晴间多云开机开机开机开测开测开测 2 月1 7 日2 1 7 开1 0 点开测测测 晴停机 2 月1 8 日 2 一1 4 开停开测测测 晴 2 月1 9 日 3 一1 4 1 0 点1 0 点1 0 点测测测 晴停机开机停机 2 月2 0 日2 9 停 开停 测测测 中雨 2 月2 1 日 1 7 1 2 点1 2 点1 2 点1 2 点1 2 点1 2 点 小雨转多云开机 停机开机停测停测停测 2 月2 2 日4 一1 5 开停开9 点9 点9 点 多云开测 开测开测 2 月2 3 日6 1 6 开 停开 测测 测 阴雨 2 月2 4 曰 3 1 4 1 4 点停1 4 点1 4 点1 4 点1 4 点 晴 停机停机停测停测停测 2 3 数据处理 因数据全部为手工记录，所以在实验做完后开始将其录入e x c e l ，利用 e x c e l 图表观察每一个测点变化趋势并对其突跃点数值进行校核，经过多次 反复修改后可认为录入数据与原始记录相符。 前面提到实验中采用了t1 ，t2 两种热电偶丝，笔者利用热电偶标定平 台分别对其进行了温度标定，其测试方法示意图见图2 3 1 。 图2 3 1 热电偶的标度实验 线路 将标定得到的数据录入o r j g i n6 0 并对其进行多项式拟合。 对t 1 型有：y = 2 3 3 3 6 9 + 2 5 6 8 3 1 $ x - 0 0 6 6 9 1 8 8 * x + 0 0 1 7 4 9 6 3 + x - 0 0 0 2 4 5 8 0 8 * x 0 0 0 0 1 8 8 6 5 5 + x 3 8 2 8 2 5 3 + o 0 0 0 0 0 1 + x o + 2 0 7 7 1 2 0 0 0 0 0 0 0 1 + x 7 2 7 6 8 9 4 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4 x 1 5 2 2 4 4 + o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l + 对t2 型有：y = 4 9 0 2 2 1 + 2 1 6 1 6 1 + x + 0 0 7 8 8 9 3 8 * x 一0 0 0 5 7 4 9 7 6 * x j - 0 0 0 0 8 8 4 5 5 6 * x + 0 0 0 0 1 7 8 6 9 8 + x 3 1 3 3 3 2 1 o 0 0 0 0 1 + x o + 5 3 5 2 7 6 * 0 0 0 0 0 0 0 1 + x 1 2 2 2 8 7 * 0 0 0 0 0 0 0 0 1 + x 5 + 1 4 9 9 9 5 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 + x 7 6 8 4 6 4 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 + x 其中y 为温度，单位：x 为电压值，单位0 1 m v 。 t 1 ，t2 的拟合曲线分别见图2 3 2 ，图2 _ 3 _ 3 。 利用e x c e l 强大的公式和函数功能，将得到的拟合公式用于前面录入数 据的e x c e l 文件，从而完成了从电位值到温度值的转换。以e x c e l 中一工 作表m v 的单元格e 1 3 为例，其相应的转化温度单元格公式为： = i f ( m v ! $ c 3 = t l ”2 3 3 3 6 9 + 2 5 6 8 3 1 * m v ! e 1 3 0 0 6 6 9 1 8 8 * m v ! e 1 3 。+ o 0 1 7 4 9 6 3 + m v ! e 1 3 5 0 0 0 2 4 5 8 0 8 + m v ! e 1 3 。+ 0 0 0 0 1 8 8 6 5 5 + m v ! e 1 3 5 _ 8 2 8 2 5 3 * 0 0 0 0 0 0 1 * m v ! e 1 3 0 + 2 0 7 7 1 2 * 0 0 0 0 0 0 0 1 4 m y ! e 1 3 2 7 6 8 9 4 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l + m v ! e 1 3 5 + 1 5 2 2 4 4 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * m v ! e 1 3 4 9 0 2 2 1 + 2 1 6 1 6 1 * m v ! e 1 3 + 0 0 7 8 8 9 3 8 + m v ! e 1 3 2 o 0 0 5 7 4 9 7 6 + m v ! e 1 3 0 0 0 0 8 8 4 5 5 6 + m v ! e 1 3 + o 0 0 0 1 7 8 6 9 8 + i n v ! e 1 3 3 1 3 3 3 2 l + o 0 0 0 0 1 * m v ! e 1 3 0 + 5 3 5 2 7 6 * 0 0 0 0 0 0 0 l * m v ! e 1 37 1 2 2 2 8 7 * 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * m v ! e 1 3 6 + 1 4 9 9 9 5 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4 m v ! e 1 3 y - 7 6 8 4 6 4 十0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 + m v ! e 1 3 “、 1 5 0 0 b o 6 0 4 0 0 1 0 0 龟8 。 簧。 0 0 电压f 0 1 m y ) 图2 3 2 t 1 拟合曲线图 0 电压( 0 1 m v ) 图2 3 3t2 拟合曲线图 1 6 4 d 一已_ 朝 2 4 数据分析 瑷透过e x c e l 攒绘各类燮匿护绥梅、室内气温、数热器帮分竣l 点测试鬟 间温度变化趋势，见圈2 4 1 及图2 4 2 。 # ，8 0 3 5 ，0 0 3 0 d o 2 s ，8 8 髫辄0 d l e 0 0 l g 。e 8 5 0 0 0 量g 曼量g 量量鐾l 量基曩i 时满 图2 4 1 各层客厅空气温度与室外气滠对比图 i 室g ! 三目ii 量i ；g ；嚣；g ； 时糖 图2 , 4 2 外墙、外窗与室外气温对比图 ( 注：图2 4 1 和图2 4 2 的横坐标前两位数为日期，后两位为小时，如2 0 1 0 ， 2 0 代表2 0 0 4 年2 月2 0 日，1 0 代表该日上午1 0 点整) 实验测试的目的就是为后面数值模拟提供准确可靠的原始条件数据及验 证数据。前面提到，利用e x c e l 检验了实验数据录入工作的准确性，接下来 将对实验数据能否正确反映实际热传递过程作出分析，并为数值模拟提供原始 数据。 从图2 4 1 可以看出： 1 、由于外墙维护结构( 材料采用保温外墙3 1 0 ，符合节能要求) 对热传递 的衰减与延迟，室外气温的波动对室内气温的波动无明显影响。每一 试验工况期间每层的气温都较为稳定，工况的切换对各层气温的影响 则可明显的观察出来。 2 、开始测试时，室内气温与地面、顶板温度有3 左右温差，随时间推移 温差逐渐缩小，约一天后温差稳定在1 左右并不再变化，三者以相同 的波形变化。 3 、散热器供回水温度在测试期间保持基本稳定，供回水温度同步变化。 从图2 4 2 可以看出： l 、外窗内外侧壁温跟随