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相变墙体夏季工况运行特性的数值计算与实验研究

作　者: 牛犇
导　师: 袁艳平
学　校: 西南交通大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 相变墙体建筑节能数值模拟热物性参数
分类号: TU111.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
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内容摘要

相变材料在建筑围护结构中的应用已成为当前研究的热点,采用相变材料可以一定程度的改善房屋围护结构的热性能和室内舒适性。将相变材料添加到墙体中,白天熔化吸收并储存房间内多余热量,夜间通过室外冷风将热量带走,从而达到调节室内温度的作用。在理论分析的基础上,本论文采取数值模拟和实验相结合的方法对适用于夏季工况相变墙体的应用方式、材料参数、运行工况以及实际应用效果进行了分析研究,为今后相变材料的遴选与制备提供理论依据。由于建筑冬夏季节室内外气温的不均衡性,单一熔点的相变材料无法同时满足全年热舒适性要求,且由于整个夏季建筑物室内温度波动较大,本文采取相变材料“一天蓄冷、多天供冷”的策略来满足相变材料在夏季的使用效果。建立了相变墙体传热数理模型,并与文献算例和实验进行对比验证,在标准日工况下针对内外墙分别定性分析了相变温度、相变区间、相变潜热、导热系数等热物性参数的变化对传热特性的影响,总结出相变传热的基本原理和作用规律。利用典型年气象参数,模拟相变墙体在成都地区整个夏季的使用效果,确定适合成都地区的相变温度、相变潜热、相变区间、导热系数和添加位置等最优化参数。比较分析我国不同气候区城市使用相变墙体的效果,确定适用于各典型城市相变材料的适宜相变温度；并对夜间机械送风改善相变材料作用效果进行了研究,对机械送风次数进行优化；最后模拟分析了相变墙体结合空调运行模式的空调能耗变化情况。分析结果表明,相变材料熔点越接近夏季室外平均温度,使用效果越好；在夏季室外平均气温低于26℃的地区,相变材料具有一定的使用效果,但无法完全取代空调；相变材料结合夜间机械送风,可改善相变材料的使用效果,房间热舒适性进一步增加；空调房间使用相变材料,有效降低了室内最大热负荷,降低空调能耗,达到节能的目的。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 相变材料在建筑中的应用研究  10-11
  1.3 相变墙体传热特性的研究  11-13
  1.4 课题研究主要内容及思路  13-15
    1.4.1 课题研究内容  13-14
    1.4.2 课题研究思路  14
    1.4.3 课题创新点  14-15
第2章相变墙体传热数理模型的建立及验证  15-21
  2.1 ESP-R建筑能耗模拟软件  15-16
  2.2 相变墙体传热数学模型及求解方法  16-17
  2.3 相变墙体传热模型验证  17-20
    2.3.1 文献验证  17-19
    2.3.2 实验验证  19-20
  2.4 小结  20-21
第3章相变墙传热性能研究  21-29
  3.1 模型介绍  21-22
  3.2 气象参数  22
  3.3 相变材料参数  22-23
  3.4 相变材料参数选取对内墙传热效果影响分析  23-26
    3.4.1 相变温度的选取对内墙传热影响分析  23-24
    3.4.2 相变区间的选取对内墙传热影响分析  24
    3.4.3 相变潜热的选取对内墙传热影响分析  24-25
    3.4.4 导热系数的选取对内墙传热影响分析  25-26
  3.5 相变材料参数选取对外墙传热效果影响分析  26-28
    3.5.1 相变温度的选取对外墙传热影响分析  26-27
    3.5.2 相变潜热的选取对外墙传热影响分析  27
    3.5.3 添加位置的选取对外墙传热影响分析  27-28
  3.6 小结  28-29
第4章夏季相变墙动态传热性能与参数优化  29-40
  4.1 气候特点分析  29-30
  4.2 相变参数定义  30
  4.3 热舒适模型的确定  30
  4.4 评价指标  30-31
  4.5 结果分析  31-37
    4.5.1 最优相变温度的确定  31-33
    4.5.2 最优相变区间的确定  33-34
    4.5.3 最优相变潜热的确定  34-35
    4.5.4 最优导热系数的确定  35-36
    4.5.5 最优添加位置的确定  36-37
  4.6 相变材料全年影响因素分析  37-39
  4.7 小结  39-40
第5章我国不同气候区相变材料使用效果分析和优化  40-49
  5.1 建筑热工设计分区  40-41
  5.2 相变材料不同地区应用效果分析  41-45
    5.2.1 相变材料在严寒寒冷地区的应用分析  41-43
    5.2.2 相变材料在夏热冬冷地区的应用分析  43-44
    5.2.3 相变材料在夏热冬暖地区的应用分析  44-45
  5.3 相变材料结合夜间机械送风运行工况优化  45-46
  5.4 相变材料结合空调运行工况优化  46-48
  5.5 小结  48-49
结论  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的项目  54

相变墙体夏季工况运行特性的数值计算与实验研究

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