相變儲(chǔ)能材料簡(jiǎn)稱(chēng)PCM（Phase change material）,具有比一般材料更大的相變潛熱,被廣泛應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、戶(hù)外設(shè)備散熱隔熱等領(lǐng)域。PCM實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的本質(zhì)是通過(guò)充放能循環(huán)來(lái)優(yōu)化能量在時(shí)間上的分配不均問(wèn)題。為了進(jìn)一步優(yōu)化其充放能循環(huán)過(guò)程,國(guó)內(nèi)外研究者們以模擬、實(shí)驗(yàn)等方法,從PCM的充能和放能角度對(duì)其工作循環(huán)過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化研究。但是,PCM在充能和放能階段需要和外界冷熱源間保持不同的熱阻,而現(xiàn)有的相變儲(chǔ)能技術(shù)無(wú)法滿足該需求。PCM充放能過(guò)程的協(xié)同優(yōu)化策略亟需研究。本文提出了一種提升PCM工作性能的新思路:使用可調(diào)節(jié)式隔熱協(xié)同優(yōu)化PCM充能和放能過(guò)程。對(duì)于將自然環(huán)境作為充放能的冷源或者熱源的應(yīng)用場(chǎng)景,通過(guò)控制空氣隔熱層的厚度,調(diào)節(jié)PCM與外部環(huán)境間的熱阻,從而實(shí)現(xiàn)充放能過(guò)程協(xié)同優(yōu)化。本文采用計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方法對(duì)PCM的充放能過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化研究。分別以建筑屋頂結(jié)構(gòu)和戶(hù)外光伏逆變器兩個(gè)場(chǎng)景作為研究對(duì)象,研究了不同隔熱策略下的熱流及溫度分布情況。結(jié)果表明,基于相變儲(chǔ)能技術(shù)的可調(diào)節(jié)式隔熱結(jié)構(gòu)應(yīng)用在建筑屋頂結(jié)構(gòu)中能降低屋頂?shù)睦錈嶝?fù)荷,減少屋頂冷熱負(fù)荷造成的能源消耗20%以上;... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

模擬研究中的對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)化[28]

浙江大學(xué)碩士論文緒論4與對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)化相比，維度簡(jiǎn)化能降低建模難度，進(jìn)一步提高運(yùn)算速度。比如Lei[29]等人在PCM在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的布置位置的仿真研究中，他們將三維的圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為了二維。墻體的主要傳熱方向是垂直于墻壁的，其余方向則幾乎沒(méi)有熱流。尤其在比較大的建筑結(jié)構(gòu)中，由于尺寸效應(yīng)的減弱，這種簡(jiǎn)化抓住了主要問(wèn)題，有很大的意義。該簡(jiǎn)化方法現(xiàn)在被廣泛使用在相關(guān)模擬研究中。圖1.2模擬研究中的維度簡(jiǎn)化[29]1.2.1.2實(shí)驗(yàn)研究法除了計(jì)算機(jī)仿真研究外，許多研究者采用實(shí)驗(yàn)法研究在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中加入PCM的影響和意義[30-31]。主要方法是1:1搭建實(shí)驗(yàn)屋，或者對(duì)現(xiàn)有房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化或改造已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。與采用模擬仿真研究方法的研究者類(lèi)似，實(shí)驗(yàn)研究中同樣很重視房屋的冷熱負(fù)荷情況。可見(jiàn)冷熱負(fù)荷是PCM在房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用研究的重要對(duì)象。與仿真研究相比，實(shí)驗(yàn)研究的方法存在明顯劣勢(shì)：實(shí)驗(yàn)屋建造成本過(guò)高；實(shí)驗(yàn)周期過(guò)長(zhǎng)；實(shí)驗(yàn)條件難以復(fù)現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)條件難以靈活改變等。但是，其優(yōu)勢(shì)也是顯而易見(jiàn)的：不同于模擬法的許多參數(shù)需要大量簡(jiǎn)化和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有更強(qiáng)的可靠性和實(shí)踐指導(dǎo)意義。不僅能研究PCM在建筑中的應(yīng)用效果，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還能支撐相關(guān)仿真模型的建立與驗(yàn)證。1.2.1.2模擬+實(shí)驗(yàn)研究法由于仿真法和實(shí)驗(yàn)法在本領(lǐng)域都有比較大的局限性，一些研究者嘗試著將二者結(jié)合。比如Kaygusuz[32]用仿真的方法建立了封裝在PVC容器中的六水合氯化鈣應(yīng)用在裝有太陽(yáng)能能熱泵的房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的模型，并搭建了對(duì)應(yīng)的房屋模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證。Kong[33]等人建立了加入PCM的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的二維模型，并建造了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)屋，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

浙江大學(xué)碩士論文緒論5指導(dǎo)模型建立，以此保障了模型可靠性（如圖1.3所示）。具體對(duì)比方法是，將實(shí)驗(yàn)屋所處的環(huán)境數(shù)據(jù)作為仿真模型的輸入值，計(jì)算墻壁內(nèi)側(cè)溫度曲線并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。二者趨勢(shì)一致且差值較小則模擬結(jié)果合理。綜合來(lái)說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)下建立的模型具有更高的可信度，同時(shí)能夠方便地進(jìn)行變換各種參數(shù)的后續(xù)實(shí)驗(yàn)，是一種理想的研究方法。圖1.3模擬+實(shí)驗(yàn)研究法[33]：(a)房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱模型示意圖；(b)1:1建造的實(shí)驗(yàn)屋基于上述研究現(xiàn)狀的總結(jié)，并綜合考慮到攻讀碩士學(xué)位期間的人力物力資源，本研究將采用仿真模擬和實(shí)驗(yàn)研究并存的研究方式，以求在力所能及范圍內(nèi)盡可能低成本、高質(zhì)量地完成研究目標(biāo)。1.2.2PCM性能優(yōu)化研究如上述PCM儲(chǔ)能技術(shù)的相關(guān)研究所示，PCM憑借相變區(qū)域的巨大潛熱和恒溫性能，在減小溫度波動(dòng)、保證溫度分布均勻方面有明顯作用。但是在非相變區(qū)域時(shí)其熱容會(huì)迅速惡化，甚至比混凝土等常見(jiàn)材料更差[1]。因此，設(shè)計(jì)PCM系統(tǒng)的關(guān)鍵因素之一是盡可能長(zhǎng)時(shí)間使PCM保持在相變狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要對(duì)PCM的充放能過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。在先前的研究中，已經(jīng)從多個(gè)方面對(duì)這種優(yōu)化進(jìn)行了研究。主要可以分為PCM充能過(guò)程優(yōu)化研究和PCM放能過(guò)程優(yōu)化研究。1.2.2.1PCM充能過(guò)程優(yōu)化研究相變儲(chǔ)能技術(shù)的核心是利用PCM的高相變潛熱值和穩(wěn)定的相變溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3027094