黄山地区既有建筑节能改造中夜间通风与蓄热技术的应用分析

为了研究既有建筑节能改造中围护结构蓄热特性与夜间通风的效果,以黄山市建设大厦为对象,采用DeST能耗模拟软件,研究不同墙体材料通风蓄热及空调季夜间通风对建筑能耗的影响.结果表明,石蜡相变材料相比于加气混凝土、粉煤灰陶粒混凝土和红砖砌体,其建筑总能耗分别降低了2％、7.8％、9％.基于不同蓄热墙体通风耦合计算结果,选用相变材料与夜间通风进一步模拟计算,全年空调冷负荷节能率提高了4％.同时,通过改变通风换气次数对建筑进行动态模拟,对比不同开窗通风换气次数,得出研究所模拟建筑应选用10次/h最适宜.     

石蜡相变蓄热过程数值模拟

相变材料（PCM）相变过程的传热特性对潜热储存过程的有重要的影响．对一种圆环形柱体石蜡相变蓄热材料,分别建立了忽略液相自然对流和考虑液相自然对流相变过程的数学模型,采用FLUENT软件对其蓄热熔化过程进行数值模拟,获得石蜡熔化过程温度场分布、熔化时间以及相界面移动规律,并数值计算了石蜡水平放置和竖直放置时,熔化过程的熔化时间和温度分布．对比两种模型的模拟结果表明,当石蜡材料厚度大于40mm,熔化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的影响．     

双层相变通风屋面的影响因素研究

在负荷模拟软件TRNSYS中建立了带有双层相变通风屋面的建筑模型,在以武汉市为代表的夏热冬冷地区气候条件下,分别研究了相变层相变温度范围、相变层厚度和通风速度对屋面热工性能的影响,并进行优化设计.从空调累积负荷、相变材料利用率和经济性因素考虑高温相变层的最佳相变温度范围为26～28℃,最佳厚度为30 mm,最佳通风速度...     

太阳能相变蓄能通风系统实验研究

针对太阳能通风的不稳定性和不可控性,提供一种利用太阳能作为热源,相变蓄热材料在日间进行蓄热,夜间利用储存热量热压通风的新型系统,使建筑物达到理想的通风效果。通过分别对相变温度为63℃、44℃的相变蓄热材料进行通风实验,得到不同相变温度下系统夜间通风量变化特性。结果表明,采用相变温度分别为63℃、44℃的相变蓄热材料棕榈酸和月桂酸,太阳能通风系统在夜间通风10 h累计通风量分别为806.6 m3、615.4 m3,单位面积水平集热面通风量分别为53.8 m3/h、41 m3/h。使用棕榈酸的通风系统效果要优于使用月桂酸。提出的太阳能通风屋顶结合相变蓄热系统能有效的强化建筑物夜间自然通风,改善建筑室内热环境,减少空调用能。     

复合相变蓄冷通风屋顶的主要参数优化研究

为了提高夏季室内热舒适度,降低供冷能耗,将相变材料与建筑围护结构相结合是有效手段之一。将相变材料的吸放热特性应用于建筑的屋顶,为利用自然对流散热,将相变屋顶加入通风层,再联合主动供冷为室内提供一定的冷量。利用显比热容法对屋顶进行数值模拟,从屋顶外侧和屋顶内侧相变材料的相变温度、通风层厚度及供冷水管间距4个方面对复合相变蓄冷通风屋顶进行优化分析。结果表明：当室外、室内侧相变材料相变温度分别为32℃、24℃,通风层厚度为20 cm,供冷水管间距为10 cm时效果最好,即可将室内峰值温度降低5℃左右,将室内温度波动控制在10℃以内。     

矩形蓄热单元内石蜡的相变传热特性

为掌握蓄热单元内相变材料(phase change material, PCM)的传热特性,提高相变换热器的传热效率,采用焓-孔隙率模型,利用FLUENT软件对石蜡在矩形蓄热单元内的传热过程进行数值模拟,引入单元液相分数β及无量纲Fo、Ste和Ra分析圆管外不同位置处石蜡的蓄/放热规律及换热流体入口温度不同对石蜡蓄/放热过程的影响规律。结果表明:圆管外石蜡的总体熔化快慢按照上部、左/右部、下部的顺序进行,且上部比其它部分完成熔化所需时间缩短20%以上;放热过程中,圆管外石蜡的总体凝固快慢按照下部、左/右部、上部的顺序进行。矩形壳体内PCM蓄热过程的传热机制由导热逐渐过渡为自然对流。增加换热流体与石蜡之间的温差能显著提高蓄放热效率。通过多项式拟合得到关于β的准则关系式。     

矩形蓄热单元内石蜡的相变传热特性

为掌握蓄热单元内相变材料(phase change material, PCM)的传热特性,提高相变换热器的传热效率,采用焓-孔隙率模型,利用FLUENT软件对石蜡在矩形蓄热单元内的传热过程进行数值模拟,引入单元液相分数β及无量纲Fo、Ste和Ra分析圆管外不同位置处石蜡的蓄/放热规律及换热流体入口温度不同对石蜡蓄/放热过程的影响规律。结果表明:圆管外石蜡的总体熔化快慢按照上部、左/右部、下部的顺序进行,且上部比其它部分完成熔化所需时间缩短20%以上;放热过程中,圆管外石蜡的总体凝固快慢按照下部、左/右部、上部的顺序进行。矩形壳体内PCM蓄热过程的传热机制由导热逐渐过渡为自然对流。增加换热流体与石蜡之间的温差能显著提高蓄放热效率。通过多项式拟合得到关于β的准则关系式。     

夜间通风相变复合墙体动态传热模拟

为研究由相交混凝土复合墙体构造的房间在夜间通风下的热环境,利用焓法建立结合夜间通风的相变混凝土复合墙体动态传热和房间传热数学物理模型,模拟研究北京地区夏季和过渡季应用该相变复合墙体动态传热和室内热环境的时变特性.对该相变复合墙体传热的影响因素,如相变温度、相变层厚度、通风次数、通风时间以及相变层和绝热层的位置等进行优化...     

夜间通风空调办公建筑降温参数分析

为了确定房间的通风换气量及建筑围护结构的蓄热性能与夜间通风效果的关系.选择了昼夜温差较大的西安地区进行分析,分析对象为间歇运行的空调办公建筑,分析的工具为能耗模拟软件DeST.研究过程中建立了西安地区典型办公建筑的基准模型,从房间空调室温和建筑空调负荷两个方面对夜间通风的效果进行评价,得出了通风换气次数和围护结构蓄热性能和夜间通风效果的确切关系,为夜间通风建筑设计提供了一定的理论依据.     

相变蓄热地板非稳态传热特性模拟研究

建立了相变蓄热地板采暖的物理模型和非稳态传热过程的数学模型,并通过模拟计算,分析了相变材料特性、装饰层特性、电加热功率对地板传热的影响规律.结果表明:相变材料的厚度和潜热对蓄热时间有一定的影响;装饰层对地表温度有很大影响,要求室内温度变化平缓时选用传热性能较好的材料;电加热功率不宜太大也不能太小,要既能满足需要又能达到减少电力消耗的目的.这为相变蓄热地板的设计,施工和运行提供了必要的理论基础.     

哈尔滨地区办公建筑夜间机械通风影响因素

为降低空调系统的运行能耗,根据哈尔滨地区夏季室外气候特点,选出代表该地区夏季典型气候的3 d对办公建筑应用夜间机械通风室内热环境进行模拟分析.利用EnergyPlus模拟分析换气次数、夜间通风开启时间和围护结构对夜间通风效果的影响.结果表明:在常规空调运行风量范围内,换气次数越大,夜间通风开启时间越长,室内空气温度和围护结构内表面平均辐射温度下降速度越快,夜间通风效果越明显.重型墙体与轻型墙体相比,由于夜间通风周期短,通风效果的差别不大.     

利用夜间通风改善办公建筑热环境的实验研究

对哈尔滨市某办公建筑的房间利用夜间通风改善室内热环境进行了实验研究,实验中连续测试了室内、室外空气的干球温度,同时测试了墙体内表面温度和室内空气温度、相对湿度.结果表明:对北向房间(房间1、2)利用夜间通风每天可以少开空调2.75 h,则最大可节约电量4.95 kW h/d.对整个办公楼,平均节约空调运行电费0.073元/m2?d.并确定了夜间通风的原则.     

泡沫金属相变材料凝固传热过程的数值分析

利用计算流体力学软件FLUENT凝固/熔化模型,对填充以及未填充泡沫金属的2种相变材料蓄热球的相变传热过程进行数值模拟研究,得到了在第1类边界条件下蓄热球放热过程中的温度场分布、相界面移动规律。研究结果,表明与单纯填充相变材料的蓄热球相比,填充泡沫金属的相变材料蓄热球可以有效减少其放热时间,提高蓄热系统的放热速率。     

上海地区居住建筑夏季使用夜间通风的室内热环境研究

夜间通风是改善夏季室内热环境的有效方式,目前已经有很多关于夜间通风用于办公建筑的研究,然而关于夜间通风在居住建筑中的研究相对较少.由于墙体的蓄热作用,夜间通风不仅能改善夜晚通风时段的室内热环境,而且可以改善白天非通风时段的室内热环境,但是对这两个时段的室内热环境的改善潜力是不一样的,将按照通风时间的不同,将一天分为“通风时段”和“非通风时段”,通过TRNSYS软件建立了居住建筑自然通风的模型,分别研究夜间通风对这两个时段室内热环境的改善潜力,重点考虑了围护结构参数、换气次数、通风时间以及墙体内表面对流换热系数对室内热环境的影响.     

储冰球相变传热数值计算及分析

对圆球形相变储冷器的相变传热问题进行了详细分析，采用焓法模型对常用相变介质水在球内的凝结过程进行了数值求解，得出了第一类边界条件下的相变界面位置变化与界面部移动速度变化以及相奕时间与球径和传热温差的关系等结果，可以为圆球形及其它形状的相变储的设计和分析计算提供理论依据与参考。     

竖直串联地埋管蓄热的传热分析

为解决大温差地下蓄热的传热分析及其工程应用,基于传统的并联地热换热器地下温度场分布,围绕地埋管大温差蓄热的地源热泵复合系统,针对竖直多级串联地埋管蓄热方法,建立了其物理与数学模型,进行了多级串联地埋管换热器传热分析,得了适宜工程应用的三级串联地埋管换热器目标函数的最优解.结果表明：三级串联地埋管换热器逐级换热量比的最优解为β1 =0.357800、β2 =0.332749、β3=0.309451;定期改变循环液流动方向,能够使各级地埋管换热效率趋于均匀,提高串联地埋管换热器的总换热强度;大温差蓄热应考虑地埋管换热器的承受能力,一般PE管材换热器承受温度不宜超过80℃.     

基于跨季节地下蓄热系统的模拟对热储利用模式的优化

为减少太阳能利用中所受的季节性限制,建立计算模型对跨季节蓄热的可行性进行研究。实现跨季节蓄热的方法有很多,如大型蓄水池蓄热、地下含水层蓄热、埋地换热器蓄热等,重点研究用埋地换热器实现太阳能跨季节蓄热。针对在建实际工程项目,在已有实验的基础上,采用专业计算软件,通过计算机模拟分析地下埋管跨季节蓄热的效果,并对合理的运行方式进行预测。模拟结果表明:对地下热储的利用方式不同,地下蓄热场的温度分布及取热效果也不同;冬季取热时,采用交叉运行模式能使蓄存热量得到更为合理和有效的利用,并且更有利于地下蓄热场的温度恢复。结果是基于天津地区的气象参数和土壤特性数据得出的,表明该地跨季节蓄热具有实际可行性。     

复合相变蓄热材料太阳能通风井性能

针对太阳能通风井道蓄热单元的技术需求,制备了复合相变蓄热材料,并将其应用于通风井壁,建立了基于复合相变蓄热材料的太阳能通风井测试系统,并测试了其运行性能。结果表明：添加5%碳纳米管制备的复合相变材料,其导热系数为0.65 W/m·K,是添加前的2.03倍,相变潜热为107 J/g,是添加前的0.718倍。应用上述材料的太阳能通风井测试系统在10：00-21：00时段通风量为55.0~103.9 m³/h,其中在17：00风速和风量达到最大,为良好的自然通风提供了保障。