高效相变蓄热火炕、火墙联合供暖的优化设计方法研究

摘要

近年来，伴随着农村经济的快速发展，农村居住建筑在快速发展的同时，人们对居住环境的改善及需求越来越高，农村节能已经成为实现国家“节能减排”的重要内容。作为农村采暖的主要设施，火炕、火墙的热工性能的提升和技术升级，可以为寒冷地区农村的节能工作提供新的技术措施，对农村火炕、火墙的研究已经成为研究的热点。
　　本文在充分进行北方寒冷地区农村火炕、火墙现状调查以及用能方式的基础上，通过实验测试与模拟分析的方法，进行了适合北方地区农村火炕、火墙的最佳位置的优化分析，在此基础上，提出将48＃石蜡相变材料应用于炕面及火墙壁面的新的农村火炕型式。
　　在沈阳地区，以南炕型和中炕型为例，选取一户典型的搭建南炕型住宅和一户典型的搭建中炕型的住宅，利用温度自计议对两户住宅的温度进行检测，并利用Airpak模拟软件对两户人家热舒适性进行模拟分析，通过实验及模拟结果埘比得出南炕型建筑布局需要北火墙进行配合，联合向室内供暖，与中炕型格局相比虽然多消耗了25％的能量，但室内舒适性要优于中炕型。中炕型建筑布局室内温度分布更均匀，建筑结构紧凑，且居室远离北外墙，减少室内热量的散失，是能源紧缺地区的优选的建筑布局，两种建筑格局各有优势，可视具体情况采用不同的建筑格局。
　　在提高火炕、火墙蓄热性的方面，本文采用一种新型的相变材料封装模板，将48＃石蜡相变材料封装于炕体上表面，利用DN15mm的铁管将48＃石蜡相变材料封装于火墙散热面内。利用64路巡检仪系统对相变蓄热火炕、火墙及普通火炕、火墙上表面温度进行检测，利用温度自计议对两个房间的温度进行检测，利用Ansys模拟分析软件分析柑变材料封装模板蓄热特性。通过结果分析得出48＃石蜡相变蓄热材料应用于炕体是可行的，可以提高炕体蓄热特性，对炕面及火墙壁面温度有“移峰填谷”作用，减少炕体与墙体的温度波动幅度达30℃以上。
　　根据研究结果，对相变火炕、火墙联合供暖系统工艺设计进行深入分析，给出了相变温度选择的计算公式，相变用量计算原则，并对封装形式进行了改进，便于相变火炕、火墙在农村的发展，为实践提供基本的方法与依据。