夏热冬冷地区双层相变墙体与外保温墙体对比分析

基于热平衡法建立了夏热冬冷地区的办公建筑动态热环境计算模型,对双层相变墙体参数进行了优化,比较分析了相变墙房间和含隔热材料的传统保温房间的全年能耗和空调启动次数。研究发现:在不考虑经济性的前提下,采用双层相变墙体比采用保温层在减少全年空调能耗和空调启动次数方面更具优势。

双层相变墙体在武汉某空调房间应用的结构优化设计

相对只在冬季或夏季发生作用的单层相变墙体,双层相变墙体可以在全年起到改善室内热环境、降低建筑运行能耗的作用。为了对双层相变墙体的结构进行优化,采用TRNSYS软件对2种不同结构的双层相变墙体在武汉某空调房间冬、夏季的运行工况进行了模拟。结果显示:2种结构在冬季均能有效降低热负荷,且节能效果相似;而对于夏季,高温相变层位于墙体室内一侧相对于位于墙体室外一侧的结构,夏季冷负荷减小更显著。

双层定型相变墙体在合肥地区传热特性的数值模拟

为探究双层相变墙体所使用的相变材料在不同季节下的相变表现,以合肥地区夏、冬两季室外温度数据为背景,基于Fluent焓-孔隙率法,对普通墙体和双层相变墙体的传热过程进行仿真计算。结果表明,在夏季工况下,外相变板的相变温度为36℃的相变墙体综合表现更好,墙体内表面热流密度与普通墙体相比降低了20.53%,平均延迟时间约为普通墙体的1.8倍。在冬季工况下,内相变板的相变温度为14℃的相变墙体内表面温度波幅较平缓,墙体内表面热流密度与普通墙体相比降低了16.25%,它的衰减倍数约为普通墙体的1.2倍。在合肥地区,使用相变温度为36℃的外相变层和相变温度为14℃的内相变层的墙体在制冷、采暖期单位面积可降低热/冷负荷分别为1.86 W、3.75 W,该种墙体具有很好的节能效果和经济效益。

双层定型相变墙体在我国典型气候区的节能潜力研究

双层定型相变墙体中间为普通墙体,外侧为相变温度较高的相变层,在夏季起"隔热"作用,内侧为相变温度较低的相变层,在冬季起"保温"作用。该结构可在全年改善建筑室内热环境,降低建筑运行负荷。重点研究此结构在我国5个典型气候区的节能潜力。选取各气候区典型城市的气象数据作为模拟条件,对比相变房间与普通房间的模拟结果,分析定型相变墙体在各典型气候区的适用性,同时得出节能潜力最大时对应的定型相变材料厚度及相变温度参考值,为该结构的推广应用提供参考。

双层定型相变墙体在空调房间应用的节能效果研究

双层定型相变墙体能够在夏季隔热、冬季保温,降低建筑物的运行能耗并提高了室内的热舒适性。为了更有效地发挥相变墙体的作用,分析了双层定型相变墙体在空调房间的使用效果,对比分析在装有变频空调和定频空调2种房间的运行能耗,结果表明:在装有变频空调的房间,双层定型相变墙体比普通墙体更加节能,变频空调能更有效地发挥定型相变墙体的自动调温作用。

双层定型相变墙体的优化组合

与单层定型相变墙体相比,双层定型相变墙体依靠两层相变材料的潜热吸收和释放,可实现对室外冷热量的有效控制,发挥更加显著的改善室内热环境的作用。以课题组近年来制备的4种不同相变温度和潜热的定形相变材料为保温基材,构建具有两种不同相变保温层的双层定型相变蓄热墙体,基于相变传热特性数值模拟的显热容法,建立双层定型相变墙体传热数值模型并利用COMSOL Multiphysics数值分析软件求解。针对夏热冬冷与严寒地区使用双层定型相变墙体的温度控制效果进行模拟,对双层定型相变墙体的传热过程及控温效果的影响因素进行分析,为优化双层定型相变墙体的组合形式提供参考。

双层定型相变墙体结构在中国三种典型气候区的温度与能耗模拟研究

将新型双层定型相变墙体即内外层相变材料分别在冬季与夏季发挥作用的材料,应用到所搭建立方体箱子的顶部、南墙与地板。实验组箱体采用双层定型相变材料,对照组箱体不采用相变材料。使用EnergyPlus软件研究箱体在呼和浩特、广州、上海的箱体内部温度变化与空调节能效果。结果表明:双层定型相变墙体在这三个城市能起到温度平抑的作用,呼和浩特的应用效果更明显,其次是上海,最后是广州。呼和浩特的箱体内部平均气温降低了2. 5℃;上海的箱体内部平均温度下降了1. 5℃;广州的箱体内部温度平均下降了1℃在全年冷热负荷方面,广州冷热负荷降低了10%,上海与呼和浩特的冷热负荷都得到了15%以上的降幅。

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。