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。     

相变材料在集装箱建筑夏季隔热中的性能研究

集装箱无蓄能围护结构箱体能耗和室内温度波动都较大,传统的围护结构设计方法无法将室内温度有效维持在舒适的温度区间内.将相变储能技术合理地应用于集装箱围护结构设计中能够大大提升其热工性能并有效地调整室内的温度波动.以微胶囊相变材料为例,通过利用Design Builder软件模拟分析法研究建筑内扰、相变层设计等影响参数对其调温性能的影响规律,分析相变材料在集装箱箱体复合围护结构中的适应性设计方法,可知集中在白天使用的集装箱建筑采用厚30 mm、相变点为29℃的相变复合墙体能够有效提高建筑夏季热舒适度,得出集装箱相变复合围护结构优化设计方法及对室内热舒适的影响规律,为相变材料在集装箱建筑中的设计应用及评价方法提供了理论支持.     

相变温度对相变蓄能墙体热性能影响特性

采用一维焓法模型分析了含相变材料(PCM)墙体中PCM的相变温度与墙体所处的热环境的关系对墙体热性能的影响特性,得到可显著提高该种墙体热性能的规律.首先,PCM发生完整的熔化与凝固过程、且在相变结束时留有少量未熔化或未凝固的PCM,是含PCM墙体达到较高热工性能的保证;其次,墙体所处环境温区的中心温度与PCM相变中心温度相等,是墙体中PCM能否发挥出蓄能性能的基本条件,二者的少许持续性偏离都会造成PCM的效果大打折扣;另外,墙体中PCM利用率越低,对周围温度波动的控制能力越强,PCM墙体的热工性能越好.     

影响高炉炉墙热负荷的因素分析

应用传热学原理建立了高炉炉墙温度场数学模型,应用数值模拟方法分析了冷却水管直径和间距、冷却水管至冷却壁热面的距离,镶砖导热系数、镶砖厚度和面积,炉衬厚度,渣铁凝固层厚度及对流换热系数对炉墙热负荷的影响. 结果认为, 降低炉墙热阻是增大炉墙热负荷的重要途径.     

多孔介质墙体热湿传递实验测试研究

建筑围护结构中的热湿耦合传递规律研究对于了解其传热性能具有重要意义。本文利用大型人工环境舱搭建多层加气混凝土墙体测试实验平台,营造了符合三种典型气候的室外舱温湿度环境并随周期性变化,室内舱控制为空气调节下恒定温湿度条件,测试并记录了多层加气混凝土墙体表面及内部不同位置温湿度变化。墙内距离外表面20 mm处测点的相对湿度在夏热冬冷夏季特征气候下降低了7.88 %,在夏热冬冷冬季特征气候降低了4.11 %,在南海极端热湿特征气候下降低了5.76 %。结果表明热传递对湿传递促进的程度大于湿传递对热传递的作用,在高热、高湿的南海地区,热湿耦合作用对墙体热工性能的影响更大。     

被动式热激活复合墙体热特性实验研究

内嵌管建筑围护结构具备良好的节能潜力和设计隐蔽性,可利用低品位可再生能源隔绝室外气候对室内环境的影响,受到建筑师和工程师的共同关注.针对主动式热激活建筑系统存在的驱动耗能高、运行维护困难等问题,采用两相热虹吸回路替代传统显热热交换系统,提出被动式热激活建筑系统概念.设计并搭建了被动式热激活复合墙体模块检测平台,研究了冬季模式下热源温度和充液率对建筑集成用回路热管运行特性以及复合墙体热特性影响.蒸发器出口与冷凝器进口及出口的高差分别为2.1 m及1.5 m条件下的实验结果表明:不同热源温度条件下建筑集成用回路热管均可成功启动和运行,即使在25℃低热源温度条件下回路热管的启动速度值也可达0.06℃/s(此时充液率为60%),验证了被动式热激活建筑系统的技术可行性;不同热源温度下,最佳充液率并非固定值,约为116%,保温隔热情景或中性情景下可适当降低充液率以获得更快的系统启动速度,而在辅助供能以及直接供能情景下则需适当提高充液率以获得较低的注热热阻;冷凝段是制约被动式热激活复合墙体热传输效率的主要瓶颈,总热阻中冷凝器热阻占比最大,约为58.4%～94.4%;注入热量可以明显提升围护结构温度,并在承重层与保温层之间建立温度分界面,达到保温隔热和辅助供能等设计目的.     

基于纳米复合PCM集蓄热构件的建筑太阳能供暖特性研究

设计一种基于吸光型纳米复合相变材料(PCM)模块化集蓄热构件,将其应用于建筑太阳能采暖,以降低能耗和碳排放。开展石墨烯-石蜡复合相变材料的制备和物性测试,建立PCM集蓄热数学模型,并结合典型气候工况进行供热特性的数值模拟,研究定风量情况下蓄热层厚度和空气流道宽度对供暖特性的影响,分析通风速度对送风温度、日供热量以及太阳能供暖保证率的影响。研究结果表明：添加石墨烯后的纳米复合PCM相对于纯石蜡的集热效率约提升了60%;对于具有18 m²采光面积的集蓄热构件,当通风速度为1.0 m/s时,太阳能集蓄热墙具有较为优异的供暖性能,此时供给室内的日供热量、日平均热效率和供暖保证率分别为112.5 MJ、67.6%和90.0%,室内能够达到20℃的设定温度的时间为13 h。     

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.     

皖南民居墙体热工性能的计算分析

皖南地区民居建筑的墙体热工性能是影响其室内舒适度的主要因素之一。通过对该地区特殊构造的空斗墙体的热工性能进行深入研究,根据热工原理,以热阻和传热系数值为衡量标准,针对特殊构造的空斗墙提出较科学的计算方法,对比空斗墙体在不同砌筑方式、不同墙体材料以及不同空腔填充材料条件下的热阻及传热系数值,并与实体墙对比分析,得到空斗墙体的K值大小规律为全斗无眠﹥一眠三斗﹥一眠二斗﹥一眠一斗;填有黄泥的空斗墙热阻值较空气间层空斗墙提高约16%;较中间层均为黄泥的青砖空斗墙热阻比粘土砖空斗墙的热阻高出10%;青砖实体墙较粘土砖实体墙热阻能高出14%.由结果分析得到,空斗墙比实体墙的热稳定性强,保温性能好;青砖较粘土砖的热阻值更大,更为节能,而空斗墙体的热工性能与空腔的体积无正比关系,空斗墙体空腔中的填充材料性能是影响墙体热工性能的主要因素,填充材料的导热系数越小,墙体热工性能越好。     

相变蓄能建筑墙体研究进展

对相变材料在墙体中的封装方式(直接混合、宏观封装、微观封装和定形相变材料封装)、相变材料的种类和物性等方面的研究进行了归纳总结.从实验和模拟2个方面,对相变材料位于墙体表面和墙体内部影响室内环境和建筑能耗的研究进行了综述和评价.分析表明,微观封装和定形相变材料的封装效果较好;墙体用相变材料的相变温度一般在20~30℃范围内;相变材料层在墙体中的安装位置可分为墙体表面和墙体内部2种,但相变材料层在墙体内的最优位置并不固定,受相变材料物性、墙体材料以及室内外环境工况的影响.通过相变材料与墙体合理高效的结合,可充分发挥相变材料的高蓄热特性,提高墙体的热性能,达到调节室内环境温度、降低建筑能耗的目的.     

被动式超低能耗木结构建筑外围护结构节能设计

在被动式超低能耗木结构建筑能量损失中外围护结构的传热损失占比最高,为了降低能耗,研究了被动式超低能耗木结构建筑外围护结构节能设计方案。通过标定热箱法对建筑外围护结构保温性进行测试,获取建筑外围护结构传热系数或热阻。分析了建筑外围护外墙、屋顶和外窗,研究了各外围护组成部分的传热系数。将屋顶、外墙和外窗当成正交实验的三个因素,通过等水平正交实验表获取实验方案组合。将研究的被动式超低能耗木结构建筑当成基准建筑,将其冷热总负荷和各外围护结构节能设计方案全年空调总负荷的差值当成对应组合方案的总负荷节能值,获取节能设计方案。利用Energyplus软件对设计节能方案进行能耗模拟,获取前三个最优方案在一段时间内的能耗值,对节能设计方案进行验证。结果表明：4号节能设计方案空调总负荷节能值最高,其次是2号节能设计方案,再次为8号节能设计方案;方案4能耗低,二氧化碳减排量高,舒适性好。可见桁架屋顶、玻璃纤维保温棉填充墙体、low-E中空（断热铝窗框）外窗组成的外围护结构节能设计方案最优。     

内蒙古西部超低能耗草原民居外围护结构节能优化研究

为解决内蒙古西部草原民居建筑外围护结构设计不科学而造成的室内热环境质量差、能源浪费量大及供热能效低的问题。文章对内蒙古西部初始民居进行了分析,利用DeST软件优化建筑结构、替换保温材料、增加保温层厚度、更换外窗等方式研究外围护结构保温隔热性能对建筑能耗的影响,并对其经济性进行分析。通过净现值法,计算出了适合内蒙古西部草原民居的三种外保温材料不同厚度的净现值和节能率。结果表明：外墙围护结构的优化对建筑整体节能效果最好,节能率可达20.92%。内蒙古西部超低能耗草原民居外围护结构优化综合节能率超过86.7%,冬季采暖能耗为29.75 kW·h/m2。     

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。     

外墙外保温与自保温体系相结合的超高层建筑节能方法

当前通常只选用外墙外保温方式或外墙自保温体系实现超高层建筑节能,效果不佳。为此,提出一种外墙外保温与自保温体系相结合和的超高层建筑节能方法。选择实际工程中某超高层建筑开间作为外墙保温建筑节能的研究对象,对当前热桥节能相关资料进行总结分析,完成热桥的构造。建立外墙外保温体系,确定外墙黏土砖厚度、墙体热桥和窗户种类以及EPS板保温层厚度。将指标评价方法和对比评价方法结合在一起,对外墙外保温与自保温体系相结合的超高层建筑节能方法节能性进行评价。将独立外墙外保温方法和独立外墙自保温方法作为对比进行动态计算与比较,验证所提方法的节能性。结果表明,所提方法节能性高。     

高校供热网远程监控系统研究

介绍了采用组态软件力控ForceControl 6.0,通过应用GPRS技术和PLC技术实现的高校供热网远程监控系统。该监控系统可实现对整个热网的监测与控制调节,具有实时趋势和历史趋势的分析、历史报表的查询、Web网站发布等功能。结合高校供热的特殊性采用合理的节能策略,可实现高校供热节能目标。     

内蒙古西部农牧区被动式住宅围护结构优化研究

为提升内蒙古西部农牧区被动式住宅室内热环境,降低采暖能耗。对具当地被动式住宅进行调研,选取了影响冬季采暖能耗的因素并进行了量化。采用能耗模拟分析软件DeST-h和正交实验的方法研究了住宅朝向、南向窗墙比、北向窗墙比、透明围护结构材质、保温层厚度、非透明围护结构材质、附加阳光间进深等7个主要因素。通过对18种组合方案的分析,以采暖能耗为评价指标得出优选组合方式。最后建立了内蒙古西部农牧区被动式住宅采暖能耗预测模型,为农牧区被动式住宅设计提供参考。研究结果能提升农牧区被动式住宅的节能设计水平。     

江门市既有住宅建筑围护结构现状与节能改造措施研究

对江门市既有居住建筑围护结构现状进行了调查,分析了江门市既有居住建筑围护结构热工性能及使用状态,利用天正节能软件模拟计算了某一既有住宅建筑围护结构的能耗,根据计算结果分析了其节能潜力,并对围护结构节能改造提出了建议措施.     

Review on thermal performance of phase change energy storage building envelope

Improving the thermal performance of building envelope is an important way to save building energy consumption. The phase change energy storage building envelope is helpful to effective use of renewable energy, reducing building operational energy consumption, increasing building thermal comfort, and reducing environment pollution and greenhouse gas emission. This paper presents the concept of ideal energy-saving building envelope, which is used to guide the building envelope material selection and thermal performance design. This paper reviews some available researches on phase change building material and phase change energy storage building envelope. At last, this paper presents some current problems needed further research. Supported by National Supporting Program for Science and Technology of China (Grant Nos. 2006BAA04B02 and 2006BAJ02A09)     

建筑多孔围护结构热湿耦合迁移研究进展

建筑多孔围护结构的热湿耦合迁移会严重影响建筑室内环境、建筑能耗以及建筑结构,而建筑热桥往往是发生湿迁移和湿积累最严重的部位。与建筑主墙体相比,热桥受多维效应的影响,热湿耦合迁移更加复杂。为探究建筑中不同部位的热湿耦合迁移,从而精准计算建筑热损失,首先分别从一维平壁墙体和多维热桥两个角度阐述了多孔围护结构热湿耦合迁移的研究进展,然后分析了多孔围护结构热湿耦合迁移对建筑的作用。多孔围护结构尤其是其中的热桥等复杂建筑节点处的热湿耦合迁移对建筑室内环境、建筑能耗及建筑结构有着重要影响,热湿耦合迁移模型、热湿耦合迁移实验等相关研究也亟待深入开展。