相变窗对夏热冬冷地区建筑能耗的影响研究

为提高夏热冬冷地区相变玻璃窗的保温隔热性能,研究含有相变玻璃窗的建筑的全年能耗,本文通过软件DesignBuilder建立某办公建筑模型,利用能耗模拟软件EnergyPlus进行全年能耗计算,根据计算结果具体分析相变玻璃窗对夏热冬冷地区建筑全年能耗的影响。结果表明:在夏热冬冷地区,采用相变玻璃窗全年的建筑能耗相比于采用单层玻璃窗及中空玻璃窗均有明显降低,全年节能效果较好。采用相变玻璃窗后,建筑物夏季调节空调负荷的效果明显,夏季空调负荷相比于采用单层玻璃窗及中空玻璃窗均有明显降低;冬季供暖能耗低于采用单层玻璃窗时的供暖能耗,但比采用中空玻璃窗时的供暖能耗高,在冬季会略微增加室内的供暖能耗。     

双层定型相变围护结构夏季热特性实验研究

以石蜡作为相变材料(Phase Change Material,PCM),高密度聚乙烯作为支撑材料,膨胀石墨作为导热增强剂,制成定型相变板。将制备的相变材料板以"三明治"形式贴于轻质实验房南墙内外侧,实验房内侧相变板相变温度约为17～26℃,在冬季发挥保温作用;外侧相变板相变温度约为26～36℃,在夏季发挥隔热作用。对其在夏热冬冷典型城市武汉地区应用的热特性进行实验研究,结果表明,定型相变材料板状态稳定、性能优良。夏季外侧相变墙发挥作用,能够很好地吸收太阳辐射的热量,降低并延缓室内温度峰值,可降低建筑冷负荷,提高室内环境热舒适性。     

相变石膏板应用于外墙表面夏季隔热的相变温度分析

本文提出了将定形相变蓄能石膏板安装在轻质保温墙体外侧取代传统绝热材料,以改善围护结构夏季隔热性能的方法。以南京地区为例,采用Matlab编程比较了定形相变蓄能石膏板和膨胀型聚苯乙烯板在改善轻质围护结构隔热性能方面的差异,并利用焓法模型从相变温度角度对相变蓄能石膏板的使用效果进行了分析。研究结果表明,定形相变蓄能墙体在夏季可以改善建筑物外墙的隔热性能,减少通过围护结构传入室内的热量,相变温度为28℃的蓄能墙体能最大程度缓解夏季室内的空调冷负荷,起到节能效果。     

相变材料应用于外墙表面隔热的研究

根据表面隔热机理，通过对普通外墙的理论计算分析，设计了新型的相变墙体。相变材料应用于外墙体外表面，夏季能有效的改善建筑物的外表面热环境，降低传入室内的热量，缓解室内空调冷负荷。同时，提出隔热相变材料的相变温度、掺量在不同气候环境下的选择方法。     

相变材料应用于外墙表面隔热的研究

根据表面隔热机理,通过对普通外墙的理论计算分析,设计了新型的相变墙体。相变材料应用于外墙体外表面,夏季能有效的改善建筑物的外表面热环境,降低传入室内的热量,缓解室内空调冷负荷。同时,提出隔热相变材料的相变温度、掺量在不同气候环境下的选择方法。     

太阳能通风结合相变墙在苏北沿海的应用研究

结合苏北沿海地区的气候特点,通过对苏北沿海代表性城市盐城地区的室外温度、太阳光线强度等外部环境展开分析,选择相变温度以及潜热较为合理的相变材料展开实验,从而了解太阳能烟囱以及相变蓄热墙在改变室内热环境和针对负荷所表现出的削峰移峰2个方面影响作用。实验结果显示,在盐城同样的室外温度环境下,采用相变墙的房间具有明显的隔热保温作用,有效提升了室内环境的舒适度。充分说明,相变房温度条件得到了改善,房间给人更高的舒适感,降低了空调负荷,达到了节约能源的目的。     

相变储热轻质围护结构夏季隔热节能的实验研究

采用复合相变材料和聚苯乙烯泡沫板制成了轻质板结构,克服了轻质材料墙体储热能力差的缺陷.在重庆地区对该复合板作围护结构的轻质实验房夏季炎热环境下的隔热及空调节能进行了实验研究,结果表明该相变材料轻质墙体能够有效地利用昼夜温差储放热,有效地阻止热量进入室内,非空调工况下可明显降低室内温度,具有较好的节电效果.     

粒状复合相变材料隔热性能实验研究

对采用真空浸渍法制备膨胀珍珠岩为基质的相变材料的隔热性能进行实验研究。研究结果证明制备的复合相变材料的隔热性能均优于珍珠岩,在研究条件下,用相变温度为25℃的石蜡制备的复合相变材料具有更好的隔热性能。     

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。     

主动式太阳房相变蓄热地板供暖实测研究

本实验考虑到建筑本身的节能,采用了保温、隔热性能良好的高性能围护结构搭建了主动式太阳房,以太阳能热水为热源,实验房的2个房间分别采用相变蓄热地板供暖系统与干式地埋管地板供暖系统,实测了2种地板供暖系统的蓄放热性能以及其对房间热性能的影响。运用相变蓄热地板供暖的房间,提高了室内最低温度的同时,温度波动减小了3.5℃,铺设的相变材料利用率较高。可根据需要进行自动调节的主动式太阳房供暖系统与相变蓄能地板的结合应用达到了节能降耗和提高房间舒适度的效果。     

含纳米颗粒石蜡物性参数对玻璃窗蓄热的影响研究

运用FLUENT模拟软件,建立了相变玻璃窗的动态传热数理模型,采用控制变量法,在不同相变温度、相变潜热、导热系数物性参数条件下,研究了夏冬两季双层玻璃相变窗内壁面热流随时间的变化情况,得到了相变材料物性参数对双层玻璃相变窗蓄热的影响。研究结果表明,相变材料的相变潜热和相变温度的升高在夏季可以明显增强隔热效果,改善玻璃窗的蓄热能力,在冬季影响较小;导热系数变化在冬夏两季均对传热性能影响较小。     

相变石膏板应用性能研究与数值模拟

针对相变石膏板和普通石膏板的实际应用热性能进行了实际测试和数值模拟。结果表明：相变石膏板的相变温度为25℃、相变潜热为5 k J/kg时可有效提高室内舒适度，使室内温度波动减少3～5℃，峰值延迟时间为200 min。通过数值模拟得出，相变石膏板搭建的试验箱与普通石膏板相比可节能9.8%，说明相变石膏板具有控温节能的优势。     

建筑外墙排风隔热机制的动态传热模型及实验研究

排风隔热墙是一种以多孔材料内气流外渗为核心,将围护结构保温隔热与空调排风热回收相结合的新型外墙结构。多孔材料内的外渗排风气流可以将以导热形式通过外墙传入室内的热量反向带走。本文建立了排风隔热墙的二维非稳态传热模型,利用有限差分法将该传热模型离散化,用于分析排风隔热墙在外扰作用下的动态传热特性。建立排风隔热墙的热特性实验平台,通过实验对其热特性理论分析方法及模型进行验证。结果表明:该模型可以准确地模拟出排风隔热墙的温度分布情况,多孔材料室内侧表面温度的平均计算误差仅为0.1℃。     

相变混凝土空心砌块传热性能实验研究

以填充相变材料的混凝土空心砌块为对象,采用热箱法对其在夏季气候条件下的传热性能进行实验研究。研究发现,相变材料填充在室内侧比填充在室外侧的效果要好,室内平均温度波幅降低10.0%,室内平均温度降低23.7%,室内平均热流降低12.4%。相变墙体对室内温度和热流衰减与室外环境温度波振幅和室外平均温度有关。室外温度波幅越大、室外平均温度与相变材料的相变温度越接近,相变材料对室内温度和热流的衰减越明显。可以根据不同地区的不同气候温度选择对应相变温度的相变材料,以达到更好的节能效果。     

含有相变材料的通风墙板热工性能研究

相变材料在发生相变时具有吸收或释放热量的性质,将其用于建筑围护结构中可以实现节能、保温、隔热的效果。将含有相变材料的石膏板与新型通风节能墙板复合,通过CFD模拟的方法研究其热工性能,结果表明,该墙板应用于我国北方夏季太阳辐射强度较大的地区时,在白天高温条件下,可为室内提供良好的保温隔热效果。此外,考虑到墙板厚度对其热工性能的影响,墙体结构可以优化,并给出了相变石膏板合理的厚度范围。     

建筑用新型相变储能泡沫混凝土保温隔墙板材料的性能研究

以固固相变材料和相变微胶囊为建筑隔热材料,以泡沫混凝土为载体,制备一种新型相变储能泡沫混凝土。探究了相变材料掺量对泡沫混凝土干密度、吸水率、抗压强度、相变循环耐久性的影响,并对掺入固固相变材料的泡沫混凝土板进行传热特性研究。结果表明：随着固固相变材料掺量的增加,泡沫混凝土干密度、吸水率逐渐减小;随着相变微胶囊掺量的增加,泡沫混凝土干密度、吸水率逐渐增大。掺入相变微胶囊和固固相变材料的泡沫混凝土具有良好的吸热特性,可起到调节室内温度峰值的作用。     

周期性热作用下相变材料内部相变传热特征实验研究

为了揭示周期性热作用下相变材料内部相变传热特征,为建筑外表相变隔热设计和计算提供支撑,本文设计制作了能模拟太阳运行、提供周期性加热的装置,并将正18烷封装于塑料圆桶容器中,使容器底部和侧面绝热,制作了测试试件.利用热电偶和巡检仪自动记录了周期性热作用下相变材料内部各层温度的变化.测试结果表明,在稳定周期性热作用下,材料内部相变传热特征主要可表述为:1)材料在非稳态周期性相变传热阶段,各层温度在达到相变温度点之前,温度变化明显;相界面会随着周期性加热次数的增加间断性地向内部扩展;温度平均值和振幅值向稳态周期性相变传热时的平均值和振幅值靠近.2)材料在稳态周期性相变传热阶段,内部各点温度也表现出与外界热作用等周期性变化,温度振幅从外到内依次减小.这与发生在固体中的周期性传热特性类似.但材料内温度变化呈现折转现象,在温度明显升高前出现等温滞后,在温度降低时会出现等温冷却.这与发生在固体中的传热现象有很大的区别.3)材料在稳定周期性热作用下,内部不会出现多个相界面共存现象.4)空气流速对相变材料中温度振幅和相界面移动速率都有较大影响,提高空气流速可以降低温度振幅和减慢相变进程.这意味着当相变材料用于建筑外表进行相变隔热时,可以通过组织自然通风减少其用量.     

建筑外皮相变隔热研究(Ⅱ)——建筑相变隔热设计原理与方法

本文首先说明了相变隔热设计中相变温度和相变材料用量的确定原理,而后详细阐述了相变温度和相变材料用量的确定方法,最后以厦门普通屋面为例,分析说明了相变隔热设计的具体应用。实例计算结果表明:1)利用相变材料对现有围护结构进行隔热,一般只需几mm的相变层厚度,其热阻可忽略不计,相变隔热设计可基于无相变层来考虑;2)相变材料及其用量的确定与室内外热作用、围护结构构造及相变层位置有关,需通过计算选定;3)室内侧热扰(如房间通风)对围护结构外表面温度及热流影响很小,当相变材料拟置于建筑外表面时,相变温度及相变材料用量的确定可仅基于室外侧热扰考虑,相变隔热设计相对简单。     

石蜡/橡胶粉复合相变保温砂浆的制备与研究

将石蜡/橡胶粉复合相变材料掺入水泥砂浆中制备新型相变保温节能砂浆,探讨了相变砂浆的制备以及相变潜热、相变温度、渗漏性、导热系数等热力学参数。结果表明:复合相变材料中当石蜡的质量为40%时无渗漏现象;复合相变保温材料的相变起始温度为57.807℃,峰值温度为66.797℃,终止温度为73.007℃,整个过程的相变潜热较高,为57.534 J/g;相变砂浆的导热系数为0.35~0.88 W/(m·K)。     

相变墙体冬季传热性能评价及相变参数优化

本文从相变墙体冬季的传热过程出发,提出“保温因子”和“放热因子”评价其传热性能。然后,利用热阻法建立相变墙体在冬季的传热模型,并利用单因素分析的方法研究相变墙体内外层热阻和相变温度对“保温因子”和“放热因子”的影响,结果显示当相变墙体的作用是保温的情况下,相变层应布置在墙体的外侧,相变温度应该接近室内空气温度。当相变墙体的作用是放热的情况下,相变层应布置在墙体的内侧,相变温度应该尽量高一些。本研究可以为相变墙体的应用提供理论支持。