控温热箱法相变墙体传热性能实验研究

以填有相变材料的空心砌块所砌成的相变南外墙为研究对象,利用控温热箱装置研究其传热性能。研究表明:相变墙体的热惰性强于普通墙体,相变墙体对温度和热流的衰减与外界温度波幅的大小和平均温度有关,当外界温度波幅越大、外界平均温度与相变材料平均温度越接近,相变墙体对温度和热流的衰减和延迟效果越明显。所以相变墙体适合用于昼夜温差较大的地区,当相变温度与外界日平均温度相当则节能效果较好。     

夏热冬冷地区相变石膏板相变特性的模拟

基于焓法数值模型,利用Fluent软件模拟定形相变石膏板(PCP)在不同保温位置及不同相变温度时传热的热流密度及内表面温度情况,分析适用于夏热冬冷地区PCP的参数、不同相变温度与放置位置对外墙的隔热性能的影响。结果表明:相变材料最适宜的相变温度为27℃,在此相变温度下,同一时刻的内、外侧位置的内表面最大温差为0.9℃;相变温度为27℃的墙体比普通墙体约节能27.6%,此时相变材料潜热利用率为38.7%。     

夏热冬冷地区双层相变材料墙体热工性能分析

针对在建筑围护结构中使用单一相变材料(phase change material, PCM)不能满足全年节能和舒适度要求的问题,提出将两种不同相变温度的PCM同时填入到多层平壁墙体中,构成双层PCM墙体.采用显热容法对PCM的传热过程进行分析,对数学模型采用有限差分法离散,利用MATLAB软件编程对多种不同结构的双层PCM墙体在典型夏热冬冷地区气候条件下热工性能进行了计算分析.通过衰减倍数,先探索理论上的PCM最佳相变温区,再从实际建筑围护结构使用的PCM中选取热物性参数与理论上最佳值最接近的PCM,将该PCM墙体热工性能与理想的PCM墙体热工性能相比较,结果相差不大.研究表明:两种PCM层位于墙体中间位置时,衰减倍数最大,建筑围护结构内表面温度最稳定,低相变温度PCM在冬季的利用率和高相变温度PCM在夏季的利用率均为0～100%,能够使墙体保持较高的热工性能.     

西北地区居住建筑节能外墙构造热稳定性研究

利用墙体热工系统分析了节能外墙构造方式对围护结构延迟和衰减作用的影响,以银川地区居住建筑为例,计算了具有相同传热系数和热惰性指标的不同构造方式的墙体对室外温度扰量的延迟时间与衰减倍数,比较分析了三种墙体的保温方式对室外温度扰量平抑能力的差异.分析结果表明,墙体构造方式对热稳定性有明显的影响,其中外保温构造衰减倍数最大,而夹芯保温构造延迟时间最长.     

拉萨地区节能墙体对室外综合温度扰量的频率响应

采用四阶谐量傅氏级数表达的室外综合温度函数作为墙体外侧的边界条件,利用墙体热工系统理论分析了拉萨地区节能墙体不同朝向和不同构造对延迟时间与衰减倍数的影响。分析结果表明,墙体的朝向、墙体构造方式、墙材的热物理参数等均对延迟时间和衰减倍数具有显著影响,其中以蓄热系数较大的灰沙砖为主体材料的外保温构造墙体具有最大的衰减倍数和较长的延迟时间。     

掺有定形相变胶囊的储能墙体传热性能数值研究

为了充分发挥相变墙体的调温节能效果,以掺有定形相变胶囊的储能墙体及其构成的相变房间为对象,并考虑室内空气的热响应,建立相变墙体及房间的传热理论模型.采用显热容法模拟了在周期性变化的室外边界条件下,相变储能墙体内的传热过程及室内空气的温度变化.计算结果表明:储能墙体中的相变胶囊含量是影响室内空气温度衰减的重要因素之一.相变材料最佳相变中心温度宜尽量接近墙体相变层中心温度,相变温度波动幅度的大小仅影响室内空气温度的波动区间,而对振荡的平衡温度影响较弱.     

内蒙古西部超低能耗草原民居相变墙体调温节能性研究

内蒙古西部草原民居冬季室内热环境质量普遍较差,采暖能耗高,而相变材料具有优异的热工特性。探索研究在外墙中加入石蜡基相变材料改善草原民居冬季室内热舒适性和降低采暖能耗的可行性,分析在临河地区冬季典型气象条件下,墙体材质、相变材料层厚度、对流换热系数和相变潜热对内壁面温度响应和节能性的影响。结果表明:不同墙体材质的导热系数影响墙体热性能,随着导热系数减小,温度衰减倍数增加,内壁面热稳定性提升;随着相变层厚度的增加,墙体保温性能不断增强;墙体内壁面温度波幅随对流换热系数的增大而增加;随着相变潜热的增大,对提升冬季室内热环境和减少采暖能耗方面有一定作用,但其效果有限。研究结果为内蒙古西部草原民居非透明围护结构的节能设计提供参考依据。     

几种复合墙体构造的热工性能数值分析

鉴于夏热冬冷地区的气候特点,针对内外保温形式、保温厚度、保温材料、主体墙不同的情况,建立物理数学模型,计算材料及墙体构造特性,采用Fluent软件模拟对比分析不同构造墙体的热工性能,并将内外壁面温度(夏季)进行对比。模拟结果表明:在同一温度波连续作用下,墙体外壁面平均温度与墙体构造基本无关;对比热惰性指标和传热系数相同但保温形式不同的墙体构造,外保温墙体比内保温墙体温度波衰减度大,延迟时间更长,内壁面温度波动幅度小,抵抗室外温度波变化能力强,热稳定性更好;对比主体墙材料相同但保温材料不同的墙体构造,说明热惰性指标和传热系数并不能完全用来综合评价保温隔热效果,温度衰减倍数大的材料节能性能更好。     

建筑外墙延迟衰减特性的组合优化方法

研究建筑外墙不同组合延迟衰减特性对建筑峰值传热的影响规律，对降低峰值传热负荷，减少空调系统配置容量具有重要意义．针对某案例建筑，采用EnergyPlus与正交试验设计方法，研究多类型建筑外墙组合延迟衰减特性与峰值传热冷负荷的变化规律．结果表明：各墙体组合对外扰具有不同的延迟衰减特性，导致峰值冷负荷大小存在显著差异，差异度最大为11.8%．基于不同类型建筑外墙传热峰值出现时刻不同，叠加后可降低总传热量峰值的特性，提出一种外墙峰值传热优化组合方法．在各朝向墙体内表面温度关系式中引入错峰指标PSI，用于调节墙体组合的延迟时间，以该指标为设计变量，墙体总传热量峰值为目标函数，通过优化求解得到各朝向墙体的最佳延迟时间，进而求出优化墙体组合．采用该方法对案例建筑进行计算，结果显示：对建筑外墙进行优化组合后，其总传热量峰值降低了19.1%．     

相变蓄能砌体外墙中间歇通风的热过程分析

基于焓法模型,利用Fluent软件模拟分析南京地区民用建筑南外墙在夏季典型气候与太阳辐射共同作用下,绝热材料发泡聚苯乙烯(EPS)与相变材料(PCM)在三排孔砌块中不同组合时,间歇通风风速变化对室内的热影响.结果表明:相变墙外孔中为保温材料、内孔中为相变材料(构造B)在流速为2 m/s时效果最佳,在此流速下稳定后的一个周期内,室内温度波动值与热流密度相对于无机械通风分别降低了67.5％和74.04％,且温度波动平均值等于相变温度31.1℃,这样能充分发挥相变材料的作用.     

小匡体复合保温墙体热工性能分析

基于墙体非稳定传热的物理模型,以热力学能量理论写出非稳定传热的导热微分方程,并根据房屋内外壁实测的温度拟合成简谐温度波作为外部扰量.采用第三类边界条件,计算出小框体复合保温隔热体系的内壁面温度、热流密度、衰减倍数及延迟时间等性能指标,在此基础上计算出不同构造墙体的热流量.计算结果表明,该体系相对于聚氨酯保温隔热体系热流量单位面积内降低3.4％;相对于聚苯乙烯保温隔热体系热流量单位面积内降低7.1％,从而证明了小框体复合保温隔热体系的优越性.     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的数值模拟

对不同热流密度下CPL蒸发器多孔芯内相变工质的流动与传热特性进行了数值计算研究．计算所采用的是加入了非饱和传热传质段的三层数学模型．计算结果表明,多孔芯内液相含量的变化十分明显,为将多孔芯的汽液相变区处理为非饱和多孔区提供了充分依据．当热流密度增加时,非饱和区域的厚度开始变薄,且在热流增大到一定程度后,干饱和区域的出现对整个多孔芯的传热传质产生了较大影响．     

节能建筑复合墙体的非稳态热工性能

为节约土地资源和降低建筑主体结构工程造价，采用有限差分法、谐波法和反应系数法对节能建筑复合墙体的非稳态热工性能进行全面分析．复合墙体的传热反应系数、衰减倍数、延迟时间、热惰性指标和逐时壁温的计算结果表明，复合墙体对冬季供暖和夏季空调都具有良好的节能效果，其热稳定性和室内舒适性较传统非节能墙体有所提高；尽管外保温复合墙体的热惰性指标有所降低，但其夏季隔热性能却有所提高；外保温墙体的热工性能在冬夏两季均优于内保温墙体。     

基于热流法导热分析的木结构住宅墙体传热特性

为了准确计算木结构住宅墙体的导热系数及热阻值,基于热流法导热分析,研究木结构住宅墙体传热特性;通过有限单元法,分析木结构住宅墙体传热分布原理,研究基于稳态热流法的墙体传热特性,检测均匀厚度材料的平行等温界面,获取理想热传导性能;采用稳态热流导热系数测试仪,测试江苏省南京市某木结构住宅墙体组成部分及墙体不同部位的传热特性。结果表明:在边界相同的情况下,尺寸为2英寸×6英寸(宽度×长度, 1英寸=2.54 cm)的木结构住宅墙体的热舒适性与节能效果较好,导热系数最大与最小的保温材料分别为玻璃棉和挤塑聚苯板,木结构墙体的传热特性因木墙骨的宽度不同而存在差异;基于热流法分析测试的墙体导热系数和热阻与理论计算值误差极小。     

浅谈加气砼砌块墙体裂缝控制

随着人们对住宅的功能要求逐步提高，新型节能材料在工程中的应用也越来越普遍。加气砼砌块由于其轻质（干密度为500—750kg／m^3，约为粘土空心砖的1／2）、保温隔热、隔音等性能较好。近年来逐渐替代了旧的墙体材料。然而加气砼砌块墙体裂缝等问题也始终困挠着使用者。本文通过工程实例，从原材料、基层处理、局部构造措施等方面阐述加气砼砌块墙体裂缝的抗裂控制。     

夹芯保温复合墙体及其施工工艺的研究

多年来，建筑墙体一般采用单一材料砌筑，如采用粘土砖、混凝土砌块、加气混凝土等材料，着重考虑其承重功能。但是由于这些密度大的墙体材料的保温性能很差，其导热系数很高，不能满足建筑节能的要求，因此，往往采用承重材料（如砖、砌块等）与高效保温材料[如聚苯板、岩棉板、玻璃棉等]进行复合，这样的墙体即称作复合墙体．发达国家的新建建筑普通采用复合墙体，我国今后建筑要达到节能50％的标准，也必须采用复合墙体。     

抛物槽式真空管太阳能集热器强化相变蓄热的模拟研究

为了提高抛物槽式真空管太阳能集热器相变材料导热性能,设计了一种相变材料埋置金属泡沫与半圆管型强化换热结构相结合的真空管太阳能集热器,利用FLUENT软件对其蓄热过程中的传热进行了数值模拟,分析了热流密度分布非均匀的情况下在相变材料中集成翅片和金属泡沫对相变材料液态分数的影响.     

不同厚度储能单元内相变传热强化及经济效益

以正十八烷为相变材料,在等热流加热条件下,对不同厚度大长宽比矩形储能单元内的相变材料融化传热过程进行试验.通过对融化相变过程中储能单元被加热面的温度检测,验证融化过程中存在相变材料固相部分的重力沉降效应,该效应强化了相变传热.试验结果表明,不同厚度的储能单元均在倾斜角为90°时融化相变传热的效果最佳;通过经济效益分析,得储能单元厚度为20mm,倾斜角为90°时,在提高相变传热的基础上经济效益最佳.     

自保温石膏基砌块传热模拟及结构优化

针对自保温石膏基砌块的热工性能,利用有限元分析软件ANSYS二维数值模拟砌块的传热过程,进行热流密度场分析并计算其传热系数,进一步探讨肋的结构形式及空气间层分布对砌块传热的影响从而对砌块结构形式进行优化。采用防护热箱法对优化后的砌块模型进行实验研究检测其传热系数,并利用加水平和竖向灰缝的三维模型模拟真实实验环境下砌块的传热过程。研究结果表明:薄空气间层与发泡石膏填充材料相结合的石膏基砌块为优化后的砌块结构形式。三维数值模拟结果与实验检测结果较吻合。     

湘北某民居夏季热环境实测分析

针对湘北某传统民居的被动式技术及其对室内热环境的影响,在夏季对室内外温度和围护结构表面温度进行了连续监测,并测试了过渡空间风速.结果表明,传统民居中气温按照室外、过渡空间、室内的顺序依次下降,热环境优于普通现代住宅,墙体互遮阳使得被遮阳的墙面温度明显降低,南外墙内外表面温度衰减和延迟现象明显,过渡空间通风以水平通风为主且风速稳定.结合建筑设计和构造特点,可认为高密度规划、过渡空间的设置、重质墙体的应用、适当的窗墙比和开口遮阳等可有效改善夏季室内热环境.