相变材料在围护结构中的应用及热工性能研究进展

在建筑围护结构中掺入相变材料能达到蓄放热、改善热工性能和节能目的。介绍了相变材料的分类、选择,求解相变传热过程方法。分析了围护结构与相变材料热工性能的相关性,热工性能受地区气候、室内环境、相变材料热物性、相变材料封装及应用方式等影响。通过相变砖、相变混凝土、相变砂浆和相变墙板等的应用,表明相变温度接近环境温度的算术平均值,相变材料封装面积、传热系数、潜热的增大,可有效地提高其热工性能和节能效果。研究相变围护结构的热工性能对建筑节能降碳具有重要意义。

相变蓄热对光伏相变复合围护结构隔热及发电性能的影响

基于光伏发电和相变蓄热耦合特性,提出了光伏相变复合建筑围护结构,并进一步分析相变蓄热对复合围护结构性能的影响规律。首先构建光伏相变复合围护结构热流传递模型,然后探究相变层结构位置、相变温度以及相变厚度对其发电能力和隔热效果的影响。在此基础上,通过对比传统围护结构和复合围护结构的热工特性,阐述复合围护结构调节室内环境负荷及节能潜力。研究表明,相变蓄热对于光伏相变复合围护结构发电和隔热性能具有较大影响。相变材料越靠近室内其隔热效果越好,室内温度表现出向相变温度靠近的趋势;相变材料靠近光伏板意味着可以更充分地储存热量,光伏发电量也就越高。其中相变材料靠近光伏板时发电量为1263.06 J,较光伏围护结构有明显提升。同时相变材料的厚度在40 mm时发电量达到最大值,较10 mm时的工况提升了0.55%。此外,在一个运行周期内,光伏相变复合围护结构显著降低了建筑冷负荷,表现出较好的隔热与节能效果。

严寒地区装配式钢结构ALC板围护体系试验房热工性能研究

针对一栋位于严寒地区的主体结构采用装配式钢管混凝土框架结构、墙面采用蒸压加气混凝土板(ALC)自承重墙结合外保温围护体系的单层居住功能试验房,在冬季采暖期采用原位测量非破坏性方法进行周期为119 d的连续测试,完成围护结构热工缺陷检测、室内湿热环境测试、围护结构热工性能测试。结果表明:ALC墙板竖向拼接板缝、钢管混凝土柱墙角、墙脚、窗体均存在热桥。试验房构造做法的墙体传热系数平均值为0.239 W/(m^(2)·K)。试验房蓄热性能良好,停暖后室内气温缓慢降低,历时7 d达到最低温度,基本保持恒定。恢复供暖后,室内气温快速回升。测试期内试验房平均气温为22.4℃,平均相对湿度为53.8%,舒适性良好。为严寒地区推广应用装配式钢结构和选择保温体系提供了实测数据支持。

基于无人机技术的建筑围护结构热工缺陷测试方法研究

建筑围护结构热工性能是降低建筑能耗、实现建筑低碳的关键因素之一。现阶段建筑围护结构热工性能的测试主要是以点代面,即选取典型位置进行热工缺陷测试代表整体的热工性能,难以真实地评价围护结构整体热工性能。当前我国建筑以中高层建筑为主,传统手持红外热像仪测试中高层建筑围护结构外墙、外窗、屋顶的热工性能难度极大且准确性差、成本极高。通过多旋翼无人机搭载红外热像仪进行中高层建筑围护结构外墙、外窗、屋顶的热工性能测试,可实现建筑围护结构周期性巡检。研究认为:无人机不受地形和建筑高度限制、成本低,目前我国无人机技术成熟,具备大规模应用基础;在高度较低位置无人机搭载红外热像仪与手持红外热像仪测试精度一致,在较高位置无人机搭载红外热像仪测试精度远超手持红外热像仪测试精度;无人机搭载红外热像仪在中高层建筑围护结构、建筑屋顶测试上优势明显;无人机搭载红外热像应以建筑物体量的大小选择设备距外墙的拍摄距离,在10~40 m范围内测试结果一致性较好;通过无人机搭载红外热像仪测试数据可合成围护结构整体热像图,能够全面地分析建筑围护结构整体热工性能;建筑物围护结构整体热工性能缺陷测试和分析,需结合可见光照片进行;建筑整体围护结构热工性能测试数据处理量大、缺少专用软件,缺陷分析识别需要人员水平较高;无人机飞行时噪声较大,应合理选择测试时段或采用低噪声机型,避免扰民。

关于围护结构热工性能权衡判断法的讨论

围护结构热工性能权衡判断就是判定建筑热工设计节能是否达标,因此以负荷代替能耗作为判据则恰好与判定目的相当。建筑负荷主要与围护结构热工性能相关,而建筑能耗除此之外还与空调采暖系统有关。以权衡负荷法代替权衡能耗法,能够直接判定围护结构的总体热工性能是否符合节能设计要求;而且《公共建筑节能设计标准》附录B也更适用于权衡负荷法。

围护结构热工性能权衡负荷判断法的由来与简化

设计建筑和参照建筑仅在有关围护结构设计参数方面不尽相同,而在供暖空调系统效率等诸多设计参数方面均应相同,据此就可以用负荷作为权衡判断的判据从而形成权衡负荷判断法。鉴于只有围护结构负荷才与围护结构热工性能直接相关,所以只有围护结构负荷才对权衡判断的结论起决定作用,即仅以围护结构负荷作为判据就能够直接判定建筑本体热工节能设计是否达标。与全年负荷相比,计算设计负荷相对简单,其中仅计算围护结构设计负荷更为简单,故此宜以围护结构设计负荷作为判据。

围护结构热工性能权衡判断方法及简化形式探讨

围护结构热工性能权衡判断就是判定建筑热工设计节能是否达标,因此以负荷代替能耗作为判据则恰好与判定目的相当。建筑负荷主要与围护结构热工性能相关,而建筑能耗除此之外还与空调采暖系统有关。以负荷判定法代替能耗判定法,能够直接判定围护结构的总体热工性能是否符合节能设计要求,而且《公共建筑节能设计标准》附录B也更适用于负荷判定法。负荷判定法在建模、设定参数上均有大幅度的简化形式。

夏热冬暖地区居住建筑围护结构热工性能设计对建筑碳排放的影响探析

本文在我国“双碳”目标背景下,基于建筑运行阶段建筑负荷与建筑碳排放的计算结果,试图探究夏热冬暖地区居住建筑围护结构热工设计与建筑碳减排的关系。通过选取典型居住建筑案例模型结合建筑碳排放软件CEEB进行量化对比分析,重点比对了居住建筑在不同围护结构热工性能参数下对建筑负荷及碳排放的影响,提出了围护结构热工参数对于建筑碳减排的优化应用建议,以期为相关设计人员提供参考。

典型旅馆空调全年能耗计算与围护结构热工性能之研究

为制定我国《旅游旅馆设计节能标准》,作者受国家计委能源局和《标准》编制组的委托,对北京兆龙饭店、昆仑饭店、上海新苑饭店和广州白天鹅宾馆、中山国际酒家等已建成的饭店,进行了逐时(最热天,最冷天)、逐日(最热月,最冷月)和逐月(全年)共五种空调冷、热负荷的计算,在此基础上,又对北京和上海两建筑设计院提出的六种可行的外围结构改进方案,进行了能耗对比分析计算。其目的在于揭示外围结构(窗、墙等)所引起的负荷与总负荷的定量关系,探讨降低现有空调能耗的途径,改善围护结构的热工性能。合理确定单位空调面积冷、热负荷指标以及为制定《旅游旅馆设计节能标准》提供论证的计算依据。

既有居住建筑围护结构节能改造热工性能优化

既有建筑物窗墙比差异较大,在节能改造过程中窗墙比和窗的热工性能对保温层厚度的影响不可忽视。在《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》围护结构节能设计规定的基础上,提出围护结构等效传热系数限值,综合考虑朝向、窗墙比、窗户的类型等因素,建立了外墙保温层厚度计算模型和围护结构热工性能参数优化模型,并以徐州地区某既有住宅为例,验证了模型的可行性。

夏热冬冷地区围护结构热工性能系统评价方法的研究

提出了用围护结构热工性能系统评价指标(EETP)来评价居住建筑围护结构的整体热工性能.该指标包括围护结构各传热系数、外墙和屋顶的外表面太阳辐射吸收系数、窗户的遮阳系数、太阳得热因子和建筑体型系数等各方面对围护结构保温隔热水平的影响.以长沙市为夏热冬冷地区代表,建立了EETP指标与单位体积的全年空调采暖能耗计算公式.算例表明:该评价指标算法简单准确,同一地区可以比较直观正确地反映建筑物的保温隔热水平.

相变木塑围护结构热工性能实验与数值模拟

为对相变木塑围护结构的热工性能进行研究,以相变木塑复合构件为基础制成缩尺实验箱,对箱内温度实时监测,采用辐射蓄热、对流放热的方式对相变木塑复合构件的热工性能进行了测试,得出:相变木塑墙体比普通木塑墙体有更理想的室温调节能力,光照的不足对墙体蓄、放热能力影响很大,相变木塑墙体在阴天光照条件下相比于晴天温控能力大大降低.为对相变木塑围护结构的热工性能进行改善,建立相变传热物理模型及数学模型,利用MATLAB软件进行室内温度、相变内墙与室内空气对流换热量、相变内墙表面温度的数值模拟,得出:提高材料导热系数及增大墙体对流换热强度均能改善相变木塑墙体的热工特性,随着导热系数的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至15.7℃,同时对流换热量和内墙温度增加,但增加幅度十分有限,随着对流换热强度的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至16.3℃,同时夜间相变墙体表面对流换热量显著增加,增加幅度明显,所以提高对流换热强度更具热工性能的改善潜力.

大温差下真空绝热板复合围护结构热工性能数值分析

为研究真空绝热板复合围护结构热工性能,采用真空绝热板对活动房墙体进行内保温、夹心保温和外保温形式的构造,根据寒冷地区气候变化特征建立物理及数学模型.对这3种构造大温差下的热工性能进行数值对比分析.在同一温度波连续作用下,理论分析3种构造活动房围护结构的衰减系数、延迟时间、围护结构内表面温度变化、热传递等.结果表明,内保温形式有利于减小热桥处的热流损失、减小辐射冷感、缩小内墙壁表面温度与室温的差距、改善室内热舒适性.该研究对真空绝热板在建筑领域的推广应用具有借鉴意义.

既有建筑围护结构综合热工性能评价方法研究

针对既有建筑围护结构提出了一种综合热工性能评价方法——等效传热系数法.等效传热系数评价法是基于指标评价法和等效能耗模型提出来的,将围护结构多个参数指标综合为一个等效指标,通过比较既有建筑和标准节能建筑的等效传热系数来评价既有建筑围护结构的热工性能与节能潜力.研究分析表明,该方法只需要测试室内外温度,不需要对围护结构各项热工性能参数进行全面布点测试,可以克服既有建筑围护结构现场测试困难和实际围护结构热工性能并不均衡难以全面把握的问题,缩短围护结构热工性能诊断周期.可以用于指导既有建筑围护结构的节能改造.

废弃工业建筑再利用改造围护结构热工性能优化

废弃工业建筑的围护结构热工性能较差,不能满足现行国家节能标准的要求,在再利用改造过程中必须同时对其进行节能改造。首先,提出热工性能限值和经济性的评价方法,在此基础上,考虑外窗、外墙和屋面热工性能的相互影响,建立围护结构热工性能优化设计模型,确定合理的外窗热工性能以及屋面和外墙保温层厚度的方法,以实现围护结构热工性能的整体优化。最后,以徐州地区某废弃供热锅炉房为例,验证废弃工业建筑再利用改造围护结构热工性能优化模型的可行性。

内蒙古草原牧区民居围护结构热工性能优化研究

围护结构热工性能是影响建筑能耗的重要因素,草原牧区民居由于围护结构热工性能差,普遍存在室内温度低、墙体表面结露现象严重等问题。以苏尼特地区典型民居为研究对象,通过实地测试,发现该民居室内昼夜间温度波幅较大,墙体传热系数平均值远高于限值,部分墙体内表面温度低于0℃;利用全年动态能耗模拟软件DeST对民居围护结构采用不同节能方案进行分析,发现对北墙进行保温效果最佳,建筑整体进行保温与仅做北、东、西三面外墙保温节能效果相差不大,保温材料随厚度增加围护结构传热系数减小的趋势变缓,考虑节能效果与经济性,聚苯板厚度宜为90～110 mm。根据模拟分析量化指标,提出草原牧区围护结构热工性能优化方案,为草原牧区围护结构热工性能优化提供依据。

张家口市住宅围护结构热工性能及能耗分析

根据张家口市气象资料 ,对该市住宅围护结构 (墙体和屋顶 )几种常用构造的热工性能、能耗等作了分析比较 ,建议墙体采用空心砖并作外保温处理 ,在保温的同时应兼顾夏季隔热 ,并应严格控制窗墙面积比 ,加强门窗的气密性。

陶瓷与花岗石外饰面围护结构的热工性能比较研究

对陶瓷与花岗石板材两种饰面材料作围护结构外饰面的热工性能进行了分析比较研究，认为石材外饰面围体的传湿性能较差。

某棉纺织厂围护结构的热工性能分析

根据棉纺织厂专织车间外墙损坏的检测结果,进行围护结构热工性能的计算,对其损坏的原因进行分析。

基于无热桥构造的围护结构热工性能比对研究

针对我国夏热冬冷地区的气候特征,围绕外墙保温错层布置、女儿墙保温构造、窗间墙安装、穿墙套管等四种无热桥构造方式,结合传统的设计方式进行模拟及节能性能对比分析。研究结果表明:被动式围护结构无热桥技术的保温性能相比传统围护结构做法的保温性能均有所提高,其中窗间墙无热桥构造和穿墙套管无热桥构造可显著提升局部外墙的保温性能,窗间墙无热桥构造在改善外窗整体热工性能上冬季明显好于夏季,由上海和哈尔滨地区的模拟结果对比表明,在严寒地区应用被动式围护结构无热桥技术的受益更为明显。