【摘要】：由石蠟混合物、高密度聚乙烯以及膨脹石墨等制成的定型相變墻體,既可以充分發(fā)揮相變材料蓄熱能力大,相變過程近似恒溫的特點,又能使融化狀態(tài)的相變材料聚合不分散,在改善房間熱舒適性,降低空調(diào)能耗方面潛力巨大。然而,由于相變材料的相變溫度具有單一性,單層相變墻體一般只能夠在某一個特定季節(jié)充分發(fā)揮其相變作用,如夏季適用的相變材料冬季并不適用。因此,可以全年適用的雙層相變墻體應(yīng)運而生。雙層相變墻體含有兩層相變溫度不同的定型相變墻板,一層相變溫度較高,適用于夏季,另一層相變溫度較低,適用于冬季。傳統(tǒng)的節(jié)能建筑所采用的外保溫墻體夏季能夠減小房間日間得熱,冬季能夠增強房間保溫性能,同樣能夠全年適用,但目前卻鮮有對二者的對比研究。因此,本文以夏熱冬冷地區(qū)長沙的辦公建筑為研究對象,從無空調(diào)工況和空調(diào)開啟工況兩個方面,分別對雙層相變墻體和外保溫墻體在改善房間全年熱舒適性和減少房間空調(diào)能耗方面進(jìn)行了對比分析,同時研究了雙層相變墻房間的室溫,相變材料平均融化率,夏季供冷量,冬季供熱量,空調(diào)啟動次數(shù),日平均空調(diào)啟動延遲時間等隨相變墻體參數(shù)的變化關(guān)系。本文主要工作如下:首先,基于熱平衡法,建立建筑動態(tài)熱環(huán)境計算模型,并用建筑動態(tài)熱環(huán)境模擬軟件DeST-c對所建模型進(jìn)行驗證,模型預(yù)測的逐時室溫與DeST-c的計算結(jié)果吻合良好,逐時室溫偏差最大值為3.8%,平均值為1.3%,可用此模型對含外保溫房間進(jìn)行模擬分析。其次,基于熱容法建立了相變墻體的一維相變傳熱模型,并對該模型進(jìn)行了驗證,模型預(yù)測的結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好,模擬點的最大誤差率均不超過2.5%,誤差平均值均不超過1%。再將該相變傳熱模型嵌入之前所建的建筑動態(tài)熱環(huán)境計算模型中,形成雙層相變墻房間模型,可用此模型對雙層相變墻房間進(jìn)行模擬分析。再次,對無空調(diào)工況下雙層相變墻房間和含外保溫房間進(jìn)行熱舒適性對比分析,并數(shù)值研究了雙層相變墻房間的室溫、相變材料平均融化率、夏季過熱不舒適度I_(sum)和冬季過冷不舒適度I_(win)等性能與雙層相變墻體厚度、相變材料相變溫度之間的關(guān)系。模擬結(jié)果表明,當(dāng)外層相變墻體厚度為30 mm、相變溫度29℃時,夏季室內(nèi)過熱不舒適度I_(sum)最小,為4958.8℃·h,比含外保溫房間減少了6.94%;當(dāng)內(nèi)層相變溫度為14℃、相變厚度為50 mm時,冬季過冷不舒適度最小,為4518.7℃·h,比含外保溫房間減少了4.73%。綜合全年來看,雙層相變墻體比含外保溫墻體在改善房間熱舒適方面更具優(yōu)勢。最后對空調(diào)開啟工況下雙層相變墻房間和含外保溫房間的節(jié)能性進(jìn)行了對比分析,并數(shù)值研究了夏季供冷量、冬季供熱量、空調(diào)啟動次數(shù)、日平均空調(diào)啟動延遲時間等性能與雙層相變墻體厚度、相變材料相變溫度之間的關(guān)系。當(dāng)外層相變溫度為29℃,外層相變墻厚度為40mm時相變墻房間的夏季供冷量最小,為1033.5kWh,比含外保溫房間減小了1.34%,夏季空調(diào)啟動次數(shù)也最少,為5806次,比含外保溫房間降低了2.65%;當(dāng)內(nèi)層相變材料的相變溫度為15℃,內(nèi)層相變墻體厚50mm時,冬季供熱量最小,為420.5kWh,比含外保溫房間減少了2.8%,冬季空調(diào)啟動次數(shù)也最少,為2770次,比含外保溫房間減少了3.89%。當(dāng)外層相變墻體厚50mm,相變溫度為29℃時,夏季日平均空調(diào)啟動延遲時間最長,日平均可增加21.6 min空調(diào)啟動延遲時間,比含外保溫房間提升了51%;在冬季供熱期,當(dāng)內(nèi)層相變墻體厚50mm,內(nèi)層相變溫度為15℃時,冬季日平均空調(diào)啟動延遲時間最長,為9.94min,比含外保溫房間提升了16.9%。綜合全年來看,雙層相變墻體比含外保溫墻體在減少全年空調(diào)能耗方面同樣更具優(yōu)勢。因此,針對夏熱冬冷地區(qū)長沙的辦公建筑,雙層相變墻體較外保溫墻體在改善房間熱舒適和提高空調(diào)節(jié)能量方面都更具優(yōu)勢。但對于雙層相變墻體在夏熱冬冷地區(qū)的推廣應(yīng)用潛力,還應(yīng)再綜合夜間通風(fēng)啟動次數(shù),房間朝向以及經(jīng)濟性等因素進(jìn)一步分析。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU111;TU83

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 柳鵬鵬;朱娜;胡平放;劉福利;雷飛;;雙層定型相變墻體在空調(diào)房間應(yīng)用的節(jié)能效果研究[J];新型建筑材料;2015年09期

2 張小松;夏q

本文編號：2722573