حل عددی توزیع دما و تحلیل بازده حرارتی سیستم‌های گرمایشی متمرکز و سیستم‌های گرمایش از کف

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب

2 استادیار دانشکدة مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب

چکیده

هدف از این مقاله تحلیل حرارتی دو نوع متفاوت از سیستم‌های گرمایش؛ یعنی سیستم گرمایش از کف و سیستم گرمایش متمرکز رادیاتوری است. برای این منظور، با حل عددی معادلات مربوطه چگونگی روند توزیع دما و لایه‌بندی خطوط همدما در نقاط گوناگون اتاق تحلیل خواهد شد. در این رهگذر، ابتدا با استفاده از مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی[i] اتاق موردنظر مدل و کانتورهای دما در نقاط گوناگون اتاق بررسی خواهد شد. نتایج به‌دست آمده مبین این مطلب خواهد بود که کدام سیستم به ازای گرمایش مطبوع‌تر، بازده بالاتر و مصرف انرژی کمتری خواهد داشت. براساس نتایج به‌دست آمده مشاهده می‌شود که در سیستم گرمایش از کف، توزیع دما در اتاق بسیار یکنواخت و گرادیان دما نسبت به ارتفاع منفی است. اما سیستم رادیاتوری، به‌علت سطح حرارتی کوچکتر و کمتربودن نرخ انتقال حرارت تابشی، فقط فضاهای پیرامون خود را مستقیماً گرم می‌کند و در نقاط دیگر کانتورهای دما نامتقارن توزیع می‌شوند. همچنین در سیستم رادیاتوری حرارت به‌دلیل دانسیتة کمتر و در نتیجه سبک‌تر بودن، میل به تجمع در نقاط زیر سقف را خواهد داشت که این عیب در سیستم گرمایش از کف وجود ندارد. در سیستم‌های گرمایش از کف لایه‌بندی حرارتی بدین صورت خواهد بود که در کف اتاق دما بیشتر می‌شود و هرچه ارتفاع افزایش می‌یابد و فضای کاربردی افراد کمتر می‌شود، دما نیز کمتر می‌گردد. بنابراین توزیع حرارت برعکس سیستم رادیاتوری خواهد بود.



[i]. Computational Fluid Dynamics (CFD)

کلیدواژه‌ها


[1] طباطبایی، م. محاسبات تاسیسات ساختمان، روزبهان، 1385.

[2] Richardson, “Briefing concrete floor heating”, ASHRAE, 2002.

[3] Thienitis, A., Investigation of Thermal Performance of Passive Solar with Floor Radiant Heating, Pergamon, 1997.

[4] Alkhalaileh, M., Modeling and simulation of solar pond floor heating system, Pergamon, 1998.

[5] Athienitis, A., et al., The effect of solar radiation on dynamic thermal performance of floor heating system, Pergamon, 2000.

[6] Badran, A., et al. Comparative study for under floor heating using solar collectors of solar ponds, Elsevier, 2004.

[7] Weitzmann, P., et al. Modeling floor heating systems using a validated two dimensional ground coupled numerical model, Elsevier, 2004.

[8] Sattari, S., et al. A parametric study on radiant floor heating system performance, Elsevier, 2005.

[9] Karadag, R., et al. Investigation of floor Nusselt number in floor heating system for insulated ceiling conditions, Elsevier, 2006.

[10] Karadag, R., et al. A numerical investigation on effects of ceiling and floor surface temperatures and room dimensions on the Nusselt number for a floor heating system, Elsevier, 2007.

[11] Zhai. X.Q., et al. Design and performance of the solar-powered floor heating system in a green building, Elsevier, 2008.

[12] Fontana, L., Thermal performance of radiant heating floors in furnished enclosed spaces, Elsevier, 2010.

[13] Rahimi, M., et al. Experimental study of radiation and free convection in an enclosure with under-floor heating system, Elsevier, 2010.

[14] Entrop, A.G., et al. Experimental research on the use of micro-encapsulated Phase Change Materials to store solar energy in concrete floors and to save energy in Dutch houses, Elsevier, 2011.

[15] Maleh, H., et al. Studying, Testing and simulating floor heating solar system, Elsevier, 2011.

[16] Maleh, H., et al. Studying and simulating low flow floor heating solar system, Elsevier, 2011.

[17] علمداری و همکاران. بررسی عددی تاثیر آرایش لوله ها در سیستم گرمایش از کف بر انتقال حرارت و افت فشار، پژوهشگاه نیرو، 2011.