周期性环境条件下相变材料对系统热控效果的影响

运行于户外周期性环境条件下的热控系统在工业领域有重要应用价值,降低系统能耗和提高温控效果是其性能改进关键所在.为此,采用实验和仿真手段研究了热控系统围护结构中相变材料(PCM)对系统热控效果的影响.典型气象日研究结果表明,相较于聚苯乙烯,PCM在广州地区能显著降低系统能耗(75.4%)、目标表面温度波动幅度(76.1%)和轴向温差(56.9%),在南京和吐鲁番地区可分别降低目标表面温度波动幅度41.3%和30.6%,但对系统能耗和目标轴向温差无改善;典型气象年结果表明,PCM在广州地区同样表现出热控优势,但热控效果对控温设定点、PCM相变范围和环境温度波动有很强的依赖性,当所选PCM相变范围包含控温设定点且与环境温度波动范围一致时,PCM能最大限度提高热控效果.

周期性环境条件下围护结构热物性对系统能耗及目标热控效果的影响

研究探讨了周期性环境条件下,围护结构材料的热物性对主动通风式热控系统的能耗和目标表面温度时间稳定性及空间均匀性等热控效果的影响。基于简化模型遍历分析了实际气象条件下,围护结构的导热系数和体积比热容两个关键参数对系统平均功耗及目标热控效果的影响,发现体积比热容的影响对材料导热系数的取值及进风温度与环境日平均温度相对高低有很强的依赖性。环境日平均温度高于或低于进风温度时,系统平均功耗及目标热控效果的主导因素为导热系数。环境日平均温度与进风温度接近时,在导热系数小于0.1 W/(m·K)的情况下,体积比热容对系统平均功耗及热控效果影响较小;但导热系数高于0.1 W/(m·K)时,增大体积比热容可降低系统平均功耗且提高目标表面温度时间稳定性及空间均匀性。