相变混凝土墙体的传热性能研究
2021-01-19刘丽辉孙小琴
储能科学与技术 2021年1期
关键词:混凝土
涂 航,张 航,刘丽辉,李 杰,孙小琴
(长沙理工大学能源与动力工程学院,湖南 长沙410114)
我国建筑能耗逐年稳步上升,由2010年的6.26亿吨(标准煤当量)增加至2016年的9亿吨(标准煤当量),其占终端能源消费总量的比重逐步上升至21%[1]。室外环境温度的瞬时变化导致室内温度随室外环境实时变化,为满足建筑室内温度和湿度的控制需求,需通过室内环境控制技术满足室内的温度需求,消耗了大量的能源。目前常用的建筑材料热性能较差,研究表明通过建筑外墙的传热量占建筑围护结构总传热量的70%[2],大大增加了空调负荷和建筑能耗。为改善建筑围护结构的热工性能,相变材料(phase change materials,PCMs)与其他常规建筑材料混合技术已成为研究的热点[3-6]。
相变材料在相变过程中可吸收和释放大量的相变潜热,通过其与建筑材料的结合使用,可以有效改善建筑围护结构的热工性能。Kuznik 等[7]研究得出,5 mm 厚PCMs 储能能力是相同面积8 cm 厚混凝土的两倍。李丽莎等[8]利用Ansys 有限元分析软件模拟计算相变墙体的热工性能,对比普通墙体和相变墙体的表面温度和热流变化规律,与普通墙体相比,相变墙体的表面温度变化平缓且温度波动较小,通过相变水泥墙的热流可减小50%。PCMs 应用于建筑材料极大地改善了建筑围护结构的热工性能,但其在建筑墙体中的位置对墙体整体热工性能的影响各不相同。Androniki 等[9]采用有限元法(FEM)研究了不同气候条件下(针对欧洲大陆)在墙体不同位置相变材料层的影响,得出在非空调室内空间中,相变层布置在靠近墙体内表面效果最佳。……
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