瓦楞板踢脚线散热器优化设计研究及室内热环境数值模拟分析

摘要

随着人们的物质生活水平不断提升，对建筑采暖散热器的要求从过去只注重实用性逐渐向注重美观、舒适性、轻型及节能的方向发展。正因为人们的需求所在，瓦楞板踢脚线散热器应运而生。这种散热器安装在围绕房间一周的踢脚线位置，既是装饰用的踢脚线，又是采暖散热器，将两者完美地融合在了一起。 本文分析研究了瓦楞板踢脚线散热器的结构组成，通过对该散热器的理论分析表明瓦楞型设计可以有效提高传热效率。本文的主要研究内容如下： 为了提高瓦楞板踢脚线散热器的热工性能，本文从粘贴反射膜、瓦楞间距以及散热器高度三个方面来进行优化：1、针对是否粘贴铝箔反射膜进行实验测试，结果表明在相同工况条件下，无铝箔反射膜要比粘贴铝箔反射膜时瓦楞板踢脚线散热器的散热量高，粘贴反射膜可以有效减少散热器与墙壁间的辐射热损失。2、通过ICEM CFD软件建立瓦楞板踢脚线散热器的几何模型并进行网格划分，采用ANSYS FLUENT软件通过定义合适的计算模型及边界条件来进行数值模拟，将模拟计算结果与实验结果进行对比，验证了数值计算的可靠性。对不同结构参数的瓦楞板踢脚线散热器模型进行数值模拟计算。结果表明：随着瓦楞间距的减小和散热器高度的增加，瓦楞板踢脚线散热器的散热量随之增加；当瓦楞间距为 50mm 时，散热器的金属热强度最高，热工性能最优；当高度为90mm时，金属热强度最高，热工性能最优。3、在模拟的基础上分析了使用瓦楞板踢脚线散热器供暖的经济性以及适用性，结果表明：在经济性方面，瓦楞板踢脚线散热器的初投资与地暖相比相差不多；在适用性方面，使用踢脚线散热器供暖基本可以满足房间的热负荷。 由于普通散热器、地板辐射采暖及踢脚线散热器三种供暖方式的原理与传热方式各不相同，房间里的热环境也必然存在差异。因此本文使用Airpak3.0 软件以太原市典型办公楼的某房间为研究对象，分别建立了采用三种供暖方式时房间的模型，并对房间的热环境进行数值模拟计算。对比分析采用这三种供暖方式时房间内的温度分布、速度分布以及PMV-PPD指标。结果表明：在采暖房间舒适度方面，采用踢脚线散热器采暖和地板辐射采暖房间内的温度场和速度场分布比散热器采暖更为均匀，热舒适性更好，但是地板辐射采暖房间外墙壁面附近空气温度较低，影响一定的舒适性。

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