定形相变墙体传热性能和力学性能的实验研究

利用液体石蜡-46#石蜡、液体石蜡—月桂酸和癸酸—肉豆蔻酸3种相变材料混合物分别与高密度聚乙烯混合制备定形相变材料.通过直接混合法把定形相变材料加入水泥砂浆制备定形相变墙体.实验研究了相变墙体和普通墙体的传热性能和力学性能.实验结果显示:定形相变墙体表面温度和热流均低于普通墙体;热物性不同的相变材料随着墙体中含量的增加...     

基于Ansys的相变墙体传热特性计算分析

基于Ansys软件建立数学模型,计算分析了不同厚度相变储能材料、不同相变墙体结构的传热特性.计算结果表明,相变储能材料越厚,相变墙体内层与室内环境界面温度随外界温度变化幅度越小,能够有效降低室内空调设备的能耗;相变储能材料厚度一定时,不同结构的相变墙体从节能降耗角度差别不大:相变储能材料位于墙体中心位置时节能效果较好.     

定形相变储能式预制轻薄供暖地板的实验研究

制备了以高密度聚乙烯为支撑材料的定形相变材料,将其添加到预制轻薄干式供暖地板中,在地板采暖实验室建立实验系统,测试不同供回水平均温度及不同供回水温差下,相变地板和普通地板供暖系统的热工性能。结果显示:在稳定阶段,相变地板的表面热流密度要高于普通地板的表面热流密度,同一供回水平均温度工况下,供回水温差越大,地板表面温度越低;在冷却阶段,相变地板表面温度降低的速率很慢,而普通地板表面温度下降较快。研究结果为定形相变材料在地板中应用的可行性提供参考依据。     

低温定形相变材料在相变墙体中应用的可行性研究

低温定形相变材料是应用于建筑物墙体中的理想储能材料,它可增加墙体的蓄热能力,节约建筑能耗。研究了2种以高密度聚乙烯为支撑材料的低温定形相变石蜡在不同石蜡含量下材料的相变潜热、相变温度、均匀性和稳定性,并讨论了石蜡在材料中的最佳含量范围。研究结果证明了石蜡用于相变墙体中的优越性和可行性,为日后实际应用提供依据。     

被动式蓄热相变墙体热工性能的研究

选用石蜡与液态石蜡的二元混合物作为相变材料,按不同比例复合在墙体中,制成被动式蓄热相变墙体.实验分析了不同比例相变材料复合相变墙体的传热性能和节能效果,并与普通墙体进行比较,优选出相变材料最适合的复合比例.结果显示:在加热阶段,不同比例相变材料制备的相变墙体表面温度和热流均小于普通墙体,且温度和热流变化平缓、波动小,存在延迟和衰减现象;在停止加热阶段,普通墙体的温度和热流很快下降,而相变墙体表面温度和热流下降较为缓慢.试验数据为相变墙体的实际应用提供基础和依据.     

定形无机水合盐相变材料的制备及热物性研究

制备了以高吸水性树脂作为支撑材料和保水剂的定形无机水合盐相变材料,将其添加到预制的墙体材料中,采用多点式热流计测量墙体低温侧的热流和温度,并与普通墙体材料及没有支撑材料的相变墙体材料的传热性能进行对比。结果显示,添加定形相变材料的墙体传热性能稳定,蓄热性能好,提高了室内热舒适性,达到了良好的节能效果。研究结果证明了此种定形相变材料在墙体材料中应用具有可行性。     

定形脂肪酸的配制及热性能的研究

配制了癸酸分别与肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸和硬脂酸混合得到的4种脂肪酸混合物以及液体石蜡与月桂酸混合而成的相变材料混合物,并以高密度聚乙烯为支撑材料,添加50%~90%的相变材料制备了定形相变材料。利用差示扫描量热仪实验研究了5种定形脂肪酸混合物的相变温度、相变潜热、均匀性与稳定性,旨在寻找适合相变墙体储能用的定形相变材料。结果表明:定形相变材料的相变温度和相变潜热与脂肪酸的组分及含量有关,定形相变材料中脂肪酸的最佳含量为70%;定形脂肪酸相变材料的均匀性和稳定性较好,适合在相变墙体中使用。     

外贴式相变墙体节能效果分析

基于Ansys软件,对混凝土和外贴式定形相变材料组成的相变墙体进行了计算研究,研究结果表明:100 mm厚的混凝土墙体分别外贴安装10 mm和20 mm定形相变材料,都起到了较好的节能效果,分别减少了室内制冷装置16%和29%的制冷量;定形相变材料的相变温度在一定范围内的小幅变化对墙体传热性能和节能性能影响不明显。     

外贴定形相变材料的混凝土墙体节能特性分析

采用ANSYS软件对混凝土外贴定形相变材料组成的相变墙体的节能特性进行了模拟研究,并对其计算结果进行了分析,结果表明:定形相变材料的相变温度在一定程度上影响墙体节能性能和相变材料能力的发挥,需要根据气候条件进行合理的选择。     

相变蓄能墙多因素热特性分析及优化研究

建筑围护结构的热损失是建筑内部热量散失的主要途径。与传统墙体保温材料不同,相变蓄能技术可以利用潜热蓄能达到数倍于普通围护结构的蓄热和热惰性效果。该文针对我国北方地区夏季蓄冷,利用热焓法建立相变蓄能墙体物理模型并进行数值模拟,通过蓄热量、延迟性及熔化过程3个指标为依据来分析相变蓄能墙的因素影响特性。结果表明:夏季相变材料层设置在室内侧位置更有利;随着室内对流换热系数的增大,相变材料层的蓄热量随之增大,而延迟时间减小;相变材料层存在蓄热性能最优的最佳厚度;墙体材料和厚度的选择同样起到关键性作用,墙体材料厚度越大反而越不利于相变材料的蓄热性。该文所得出的优化结论对相变墙结构的优化与应用提供参考。     

递变型外贴式相变墙体

提出一种递变型外贴式相变墙体,采用多种不同相变温度的相变材料安装在墙体外侧,各层相变材料的相变温度的设计原则为外层相变材料的相变温度高于内层相变材料的相变温度。这样通过不同相变温度的相变材料组合提高相变墙体外表面温度,增大墙体外表面辐射散热量和与大气的对流换热量,在同样情况下递变型相变墙体比采用单一相变材料的墙体传到室内的热量更少,获得了更好的节能效果。     

低温热水有源相变墙体的辐射供暖特性

在有源相变墙体二维数学模型基础上,对在不同的相变温度,相变潜热、相变层厚度及设计室温条件下的有源相变墙体辐射供暖特性进行了模拟计算,分析了各因素对低温热水有源相变墙体辐射供暖特性的影响。结果表明:随着相变温度增大,墙体表面平均温度和热流密度值随之增大,但波动幅度减小;相变潜热对墙体表面平均温度影响较小,而对墙体表面热流密度影响较大,且相变潜热越大,二者也随之增大;相变层厚度增加,墙体表面平均温度和表面热流密度逐渐减小;设计室温越高,墙体表面温度越高,而表面热流密度减小。     

被动式太阳能相变墙体蓄热特性影响因素研究

利用相变材料在相变过程中的变化特点,开发出一种定形相变材料以及相变储能砂浆;通过相变储能砂浆与被动式太阳能建筑的结合,研发出一种新型多功能被动式太阳能相变集热蓄热墙体系统。通过分析可知,当石墨掺量为5%时,定形相变材料具有较佳的导热性能;随着定形相变材料掺量的增加,相变储能砂浆的力学性能降低,需要根据热性能和力学性能综合考虑其掺量。     

相变墙体在建筑中的应用研究

利用相变储能建筑材料,可以减小室内温度波动,提高热舒适度,并在一定程度上降低了建筑采暖空调能耗,提高了能源利用效率。本文应用ENERGYPLUS软件对采用相变材料作为墙体的某交通建筑的热舒适性进行数值模拟。研究在不同地区交通建筑墙体和柱子中加入相变材料后,对室内热舒适性的影响。并通过改变相变墙体层的结构、厚度和相变温度,分析不同的参数值对于室内能耗的影响。通过分析和比较,得出如何在不同地区的交通建筑中合理有效的利用相变材料,以促进建筑节能和节资。     

相变材料蓄能砌块中孔通风的热响应实验研究

以南京地区为例,研究与分析了相变通风蓄能砌体南外墙不同构造时,夜间通风风速变化对热响应的影响。结果表明,相变材料置于空心砌块内侧时优于外置,内置时墙体内表面温度波最大振幅仅为外置时的58.3%;构造A与构造B的最佳流速均为2m/s,且墙体内表面温度波最小振幅以及最大延迟系数分别为1.74℃、8h和3.72℃、7h,较之不通风,流入室内热量分别减少了38.2%和29.3%,当量热阻分别增大了115.8%和88.6%。     

相变屋面隔热性能影响因素分析

将相变材料制作成定型板材敷设在屋顶外层,白天通过相变吸收太阳辐射得热,屋顶内表面温度变化很小,减少了室外通过屋顶传入室内的热量。本文建立了该屋顶结构的简化动态热网模型(RC模型),对相变屋面热工性能的影响因素进行研究,包括相变材料的相变温度、相变温度半径和材料厚度等。结果显示,与非相变屋面相比,相变屋面内表面平均温度及最高温度都有了明显的降低;影响因素对内表面最高温度的影响较大;综合考虑相变屋面的衰减系数、延迟时间及经济性,夏热冬冷武汉地区夏季典型气象日下该屋顶结构适宜的相变温度范围为33～35℃,相变材料厚度为30 mm,该工况下相变屋面的衰减系数相比非相变屋面降低0.281,延迟时间增加6.65 h。     

相变墙体温度变化的计算机模拟

利用Ansys强大的非线性分析功能,对相变材料的温度变化过程进行了模拟。将石蜡与石膏混合制成复合相变墙体,通过简化复合材料的物理模型,仿真了墙体温度的变化过程。利用相变材料焓值的变化来代替潜热,并分析了相变材料吸热升温的过程。结果表明,在一侧受热的情况下,温度沿厚度方向逐渐升高,但是升高速率缓慢;比较有肋片结构与无肋片结构的墙体结构可得到:肋片状结构有助于相变材料吸热融化,储存潜热,提高吸收效率。     

典型外墙构造复合相变层的热工性能研究

建筑围护结构结合相变蓄热材料能够大幅提升其蓄热性能,削弱室外温度波动对室内热环境的不利影响,有助于充分利用自然气候资源。由于相变材料的变物性特征,相变墙体和传统围护结构的热工性能存在显著差异。基于人工控制环境下的缩尺模型实验,对比分析了在室内外双向周期性热作用下,相变墙体不同材料层顺序(相变蓄热层、保温层、结构层)对其热工性能的影响。结果表明,当墙体材料层顺序由外向内分别为"保温层-结构层-相变蓄热层"时,实验小室室内空气温度峰值最小。分析了在不同材料层顺序下相变墙体的内表面蓄热系数,结果表明当墙体的材料层顺序由外向内分别为"相变蓄热层-保温层-结构层"及"保温层-结构层-相变蓄热层"时,相变墙体的内表面蓄热系数分别为4. 39 W/(m~2·K)和4. 13 W/(m~2·K),均大于采用材料层顺序由外向内为"相变蓄热层-结构层-保温层"的相变墙体的内表面蓄热系数。内表面蓄热系数计算结果与相变墙体热工性能实验结果相符,能够准确体现相变墙体内表面蓄热性能及其对室内热环境的影响。     

自力式套管封装相变墙体排热系统及相变简化模型研究

建筑能耗日益增加,新型建筑节能技术越来越受到人们的重视。在建筑空调领域,提高建筑围护结构的热特性能够明显减少室内负荷,降低建筑能耗。本文提出了一种新型自力式套管封装相变排热节能墙体系统。该墙体系统充分利用夜间天空辐射冷却实现墙体内热量的自动转移。针对该墙体内嵌入的套管相变材料建立了4R2C热容热阻简化相变传热模型,并利用遗传算法对模型参数进行辨识。进一步搭建了套管相变材料的实验平台,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,4R2C简化相变模型能够准确的模拟套管相变材料的传热特性,内套管表面温度与热流平均误差分别为0.45℃和14.4%。简化相变模型能够很好与墙体热模型耦合,实现自力式套管封装相变墙体系统热特性与节能特性的集成模拟。     

一种新型双层定型相变墙体节能效果分析

目前常见的单层定型相变材料,在室内或者室外使用往往只能在夏季或冬季发挥作用,为改善全年室内热环境,降低全年建筑运行能耗,且减少墙体改装面积,本项目提出一种新型的双层定型相变墙体,具体做法为在建筑物外墙内外表面均添加定型相变材料板,外层相变板具有较高的相变温度,在夏季发挥作用,内层相变板具有较低的相变温度,在冬季发挥作用。本文中的双层定型相变墙板用于建筑南外墙,该研究主要分析了相变材料厚度、相变温度对建筑运行能耗和建筑室内热环境的影响,最后根据节能率性及经济性因素得出了相变墙板的推荐使用厚度及其对应的相变温度,为该结构在建筑节能中的应用提供技术支持。