光伏墙内复合传热的实验与理论研究

合集下载

第8章复合换热与传热

hitaiqing@
航空航天热物理研究所
临界绝缘直径
v在平壁上加厚保温
层，热阻 ↑ ， k ↓ ，
Q↓
do
v在圆管壁上包保温层是否也一样呢？
绝缘材料
11
2 传热过程的分析与计算

hitaiqing@
航空航天热物理研究所
间壁式换热器冷热流体被壁面隔开热传递过程包括热流体与壁面间对流换热、壁中的导热、壁面与冷流体间的对流换热；有时还包括辐射换热
暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器等
间壁式换热器的分类管壳式换热器、板式换热器、肋片管式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器
紧凑式换热器、微尺度换热器
21

航空航天热物理研究所
（3）交叉流换热器
33
3 换热器的类型

hitaiqing@
（4）板式换热器
航空航天热物理研究所
板式换热器拆卸清洗方便，故适合于
含有易污染物的流体的换热。
34

3 换热器的类型
§
若λ
= 20 W •
m
−1
•
K −1
，ho =
10 W •
m −2 •
K −1
则 dcr = 4m 。
§
若λ
=
0.2
W
•
m
−1
•
K
−1
，ho= 10 W • m−2• K −1
则 dcr = 0.04m 。
17
2 传热过程的分析与计算

hitaiqing@
23
3 换热器的类型

hitaiqing@
航空航天热物理研究所
（又称管壳式换热器。

节能型复合墙体与结构材料的研究开发

课题由西安墙体材料研究设计院、中国建筑材料科学研究总院、岛理工大学、西安建筑科技大学北京东方新材科技有限青
公司秦皇岛晨砻建材分公司而共同完成。
装饰砖为＃Ｄ墙、别与相同强度等级的矩形多Ｌ和不同强度等Ｆｔ分砖
的研究。
柱、门窗等节点构造以及连接件的设置进行研究．时制定了夹心同墙施工工艺方法。于内外页墙材质强度相同时采用刚性拉结件，对
内外页墙材质或强度不同时采用柔性拉结件。拉结件型式见图１。夹心复合墙体力学性能试验研究。题完成了以烧结页岩多孔课
孔砖与混凝土空心砌块为内叶墙，烧结装饰多孔砖与普通多
孔砖为ＹＤ墙．分内构造柱约束墙体和内外构造柱整体约束Ｉｔ＇
墙体进行试件设计。同时进行了夹心墙房屋地震模拟振动台
试验。
图３烧结装饰砖示范线及产品３轻质高强混凝土结构材料的开发与应用
节能型复合墙体与结构材料的研究开发
口西安墙体材料研究设计院李寿德周丽红
作为 “ 一五 ” 家科技支撑计划重点项目 “ 境友好型建筑材料与产品研究开发 ” 十国环课题之一的 “ 能型复合墙体与结构材料的研究开发 ” 节，目前已基本完成了烧结装饰砌

光伏光热一体化组件性能实验探究与分析

光伏光热一体化组件性能实验探究与分析白梓丁于国清上海理工大学摘要：通过搭建PV/T一体化组件性能测试实验台，测试在不同进口水温、不同一体化组件倾角和不同流量时PV/T一体化组件的热、电效率。

结果表明，在进口水温30℃工况下一体化组件拥有最优的热效率值和输出电功率值，其日总热效率为35.97%，对应的输出电功率范围为29.40～30.51W；45°倾角放置的一体化组件可接收到较多的太阳辐照度，且具有最优的光热性能，对应的日总热效率为32.65%；流量85L/h工况下一体化组件拥有最优的热效率值，对应的日总热效率值为25.89%，串联50Ω电阻时组件的输出电功率随流量的增大而增大，但变化较小，流量120L/h工况下一体化组件拥有最优的输出电功率值，对应的输出电功率值范围为24.02～29.19W。

关键词：PV/T；PV/T性能；实验测试；热效率；电效率DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2021.02.004 Experimental Research and Analysis on Performance of Photovoltaic Thermal Integrated ModuleBAI Ziding，YU GuoqingShanghai Science and Technology UniversityAbstract:In this paper,the performance test bench of PV/T integrated光伏专栏PHOTOVOLTAIC COLUMN上海节能No.022021module is built to test the thermal and electrical efficiency of PV/T integrated module under different inlet water temperature,different inclination angle and different flow rate.The results show that the integrated module has the optimal thermal efficiency and output electric power under the condition of inlet water temperature 30℃.Its daily total thermal efficiency is 35.97%,and the corresponding output electric power range is 29.40~30.51W;The integrated module with 45°angle can receive more solar irradiance,and has the optimal solar thermal performance,and the corresponding daily total thermal efficiency is 32.65%;under the condition of flow rate 85L/h,the integrated module has the optimal thermal efficiency value,and the corresponding daily total thermal efficiency value is 25.89%.When the resistance is applied,the output power of the module increases with the increase of the flow rate,but the change is small.Under the condition of flow rate 120L/h,the integrated mod-ule has the optimal output electric power value,and the corresponding output electric power value range is 24.02~29.19W.Key words:PV/T;PV/T Performance;Experimental Test;Thermal Efficiency;Electrical Efficiency0引言在建筑建造中常采用光伏发电装置，该装置较常见的问题为在发电的同时会产生过热，影响其总发电效率。

太阳能光伏光热一体化及其建筑应用研究。

太阳能光伏光热一体化及其建筑应用研究点击次数：384 来源网站：发布时间：2011-04-06【核心提示】太阳能在我国已经发展了几十年，在建筑中的应用可分为光热利用和光电利用两种。

但到目前为止，太阳能在建筑中的普及率连10%都不到，且基本仅限于光热领域。

这么低的利用率，还大量集中在光热领域中的最末端产品——屋顶太阳能热水器。

太阳能光伏建筑一体化近年来成为研究开发的热点，也出现了大量的成功示范工程。

本文试图对太阳能光伏一体化的实现方法并在建筑上的应用进行探索与研究，提出一种新型的建筑节能应用方式。

一、引言随着工业生产的不断发展，人们对于常规能源的消耗不断加剧，诸如煤炭、石油、天然气等能源的消耗呈不断上升趋势。

日益增长的需求导致各种能源过度开采，对生态环境造成恶劣影响，目前各国都在致力于开发新能源。

太阳能是永不枯竭的绿色能源，是21世纪最具开发潜力、最清洁环保的能源之一。

我们知道，在所有的能源消耗中，建筑物的建设与运行大约占了其中的50%。

因此，如何开发环保节能建筑成为各国科学家共同研究的课题。

毫无疑问，若能将太阳能与建筑结合起来，将是降低建筑能耗的最佳途径。

太阳能在建筑中的应用可分为光热利用和光电利用两种。

光热利用主要是用太阳能采暖和制冷，进行空气调节；光电技术利用则是太阳能发电，为建筑物提供照明用电等。

太阳能光电技术在建筑中的应用由于成本较高，在大部分国家都还没有普及。

而光热技术成本相对较低，适合批量生产及商业化动作，在很多发达国家已得到广泛的普及。

将太阳能光伏光热一体化系统应用在现代建筑上，将是未来建筑节能的重要方向之一。

二、太阳能光伏光热一体化系统的实现1.太阳能电池组件结构及工作原理太阳能电池组件主要以半导体材料为基础制作，基本结构包括框体及设置于框体内的组件结构。

其中，组件结构包括透光的前表面玻璃基片、透明密封件（如EVA胶）、电池片及背封薄膜（后表面保护部件，如PVF聚氟乙烯、TPT/TPE）等。

《传热学》实验一

实验一二维墙角导热水电模拟一实验目的1 巩固所学传热学和相似原理方面的知识，熟悉电模拟实验方法，测定出二维墙角导热温度场；2 参考二维墙角导热数值模拟的结果，对比实测与数值模拟之间方法和结果的差别。

二实验原理大自然中有许多相类似的现象。

所谓类似，就是指事物客观发展过程不同，而描述它们的数学模型形式相同的现象。

固体内无内热源的稳定导热现象和导电体内无感应的稳定导电现象就是属于两种性质、但微分方程形式相同的类似现象。

它们都可以用拉普拉斯方程来描述，即02＝ϕ∇ (1)式中，ϕ可以代表电势，又可以代表温度。

因此，人们可以通过研究电学现象去确定导热现象的规律性。

这并不是利用现象本身的相似性，而是用类比的方法，用其它物理现象来重演所要研究的现象。

也可以说，是利用那些具有相同的数学微分方程式所表达的物理现象来互相模拟。

而测量电压、电流和电阻等参数比起测量热量和温度来说，既简便又精确。

这种研究方法称为电模拟，它具有很大的实用价值。

由于它们的数学方程属于同一类型，故两个现象的对应量之间存在一个类比关系。

由导热现象中的付立叶定律写出TR tx t q ∆∆∆=＝λ (2) 由导电现象中的欧姆定律写出AR uI ∆＝(3) 式中 q — 导热量， WΔt —温度差， Cλ — 物体的导热系数， )/(C m W ⋅x ∆— 导热物体的厚度，mT R — 导热体内的热阻， ℃/ WI — 导电量, A Δu — 电位差, VA R — 导电体内的电阻, Ω于是，可以建立用电流来模拟热流、用电势差来模拟温度差、用电阻来模拟热阻的类比关系。

根据相似原理，只要建立二者的几何条件相似和边界条件相似，则方程式的解就具有同一形式。

对于工程上简单的二维或三维导热温度场，如二维墙角的导热温度场，完全可以通过水电模拟方法来确定它的分布规律。

所谓几何条件相似，就是使导热体模型的各方向几何尺寸和导电体模型的各方向几何尺寸比值为同一相似倍数。

复合式太阳能供热系统研究的开题报告

复合式太阳能供热系统研究的开题报告一、选题背景和意义太阳能是一种绿色清洁的能源资源，其利用具有环保、可持续等重要优势。

目前，太阳能被广泛用于热水、采暖和制冷等领域，而在利用太阳能供热方面，采用太阳能集热器采集光热能，通过传热管将其传至储热水箱中，实现供热的方式已经得到广泛应用。

然而，传统的太阳能供热系统还存在复杂的系统结构、低能量利用效率和受气候因素影响大等问题。

因此，研究一种复合式太阳能供热系统已经成为当前的一个热点。

这种系统将多个太阳能集热模块相结合，在不同的条件下灵活运行，既可以克服常规系统的局限性，也可以大幅提高太阳能的能量利用率。

二、研究目的和内容本项目旨在设计和建立一种复合式太阳能供热系统，通过综合、优化不同太阳能集热模块的运行方式，提高其能量利用效率，降低制造成本，并且最大程度上适应气候变化。

本项目涉及以下内容：1.复合式太阳能供热系统的构想和设计。

结合太阳能资源的分布情况、气候变化情况和污染物排放情况，四季特点等多个因素，设计并优化出一种适用于我国的复合式太阳能供热系统。

2.太阳能集热模块的制造和组装。

包括平板式太阳能集热器、真空管式太阳能集热器、光伏电池板和太阳能热泵等。

完成太阳能集热器的选择、供货、组装和调试等工作。

3.复合式太阳能供热系统的试运行和测试。

通过实地测试，检测系统性能，进行数据分析。

评估系统的稳定性、能量利用率、经济效益等方面。

三、研究方法和技术路线本项目将采用多种研究方法，包括理论分析、实验室测试、现场测量、数据对比等。

主要技术路线如下：1.确定研究范围。

结合我国气候特点和能源需求，选择研究区域、研究对象和指标体系等。

2.系统设计。

设计复合式太阳能供热系统的基本框架和构成模块，包括太阳能集热模块、传热系统、储热与控制系统，并确定各模块性能指标和试验方案。

3.制造组装。

在制造过程中采用先进的工艺和设备，确保太阳能集热模块的性能和质量，并完成组装和调试等工作。

4.试运行和测试。

相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究　

第43卷第3期2024年3月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.3March,2024相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究张路曼,侯㊀风(郑州工业应用技术学院建筑工程学院,郑州㊀451100)摘要:为解决墙体能量供给在时间和空间上的矛盾,进一步提高建筑舒适性,本文结合相变材料和水泥材料的优点,将相变微胶囊(Micro-PCM)掺入到水泥胶凝材料中得到相变砂浆,并将其粉刷在墙板表面形成相变砂浆层,采用白炽灯加热来模拟建筑围护结构外表面的太阳辐射,研究相变调温墙板在太阳辐射下的热工性能,并采用COMSOL 软件对相变调温墙板的热工性能进行数值模拟㊂结果表明:随着Micro-PCM 掺量的增大,相变调温墙板的储热性能增大,以普通墙板为基准,当Micro-PCM 掺量为40%(体积分数)时,相变调温墙板的温度比基准墙板峰值降低了5.166ħ,峰值温度出现时间延迟了145min,峰值温度波幅降低了4.509ħ,峰值传热量降低了22.202W /m 2㊂当相变砂布置在加气混凝土砌块墙体内侧时,峰温度波幅降低了2.38ħ,最高瞬时传热降低了1.61W /m 2,相变砂浆的储热性能最好,具有一定的力学强度,可以应用于围护结构表面发挥其控温作用㊂关键词:相变微胶囊;水泥砂浆;力学性能;热工性能;控温性能中图分类号:TU502㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)03-0866-12Thermal Performance Test and Numerical Simulation of Phase Change Thermostatic Wall BoardZHANG Luman ,HOU Feng(School of Architecture and Construction,Zhengzhou University of Industrial Technology,Zhengzhou 451100,China)Abstract :In order to address the spatial and temporal contradiction in wall energy supply and further enhance building comfort,phase change microcapsules (Micro-PCM)were incorporated into cementitious materials to develop a phase change mortar,leveraging the advantages of both phase change materials and cement.A layer of phase change mortar was applied onto the surface of a wallboard,which was subjected to simulated solar radiation using incandescent lamp heating.The thermal performance of the phase change thermostatic wall board under solar radiation was experimentally investigated,while numerical simulations were conducted using COMSOL software.The results demonstrate that with the increase of Micro-PCM content,the heat storage capacity of phase change thermostatic wall board increases.When the Micro-PCM content reaches 40%(volume fraction),compared to ordinary wallboards,there is a reduction in peak temperature by 5.166ħ,delay in peak temperature time by 145min,decrease in peak temperature amplitude by 4.509ħ,and reduction in peak heat transfer by 22.202W /m 2.Furthermore,when phase change mortar is placed within aerated concrete block walls,there is a decrease in peak temperature amplitude to 2.38ħand maximum instantaneous heat transfer reduced by1.61W/m2.The developed phase change mortar exhibits excellent heat storage performance along with sufficient mechanical strength for application on envelope structures to effectively regulate temperatures.Key words :Micro-PCM;cement mortar;mechanical property;thermal performance;temperature control performance 收稿日期:2023-07-26;修订日期:2023-11-30基金项目:河南省科技攻关项目(232102230030,222102320201);河南省教育厅重点科研项目(23A130003)作者简介:张路曼(1987 ),女,讲师㊂主要从事新型建筑材料的研究㊂E-mail:864559124@通信作者:侯㊀风,博士,讲师㊂E-mail:FengHou_88@0㊀引㊀言随着社会经济突飞猛进的发展,各行业对能源的消耗量也在不断增加,目前我国的年能源消耗已经位列第3期张路曼等:相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究867㊀世界第二[1],减少能源消耗和碳排放量已成为世界各国可持续发展的目标㊂我国能源消耗的三大主要领域分别是建筑业㊁工业和交通运输业,其中,建筑业的能耗约占全社会总能耗的33%,二氧化碳排放占全国总体碳排放的25%以上,建筑运行阶段中的能耗更是占建筑业能耗的70%以上[1-2]㊂当前,采暖㊁通风和空调系统在内的空气调节系统(heating,ventilation,air-conditioning and cooling,HVAC)是构成建筑运行阶段能耗的重要组成部分,而这些设备的使用频率与建筑围护结构的材料㊁设计和构造密不可分,通过改善建筑围护结构的保温隔热性能可有效降低HVAC 系统的运行能耗㊂然而,目前传统的建筑材料(混凝土㊁砖㊁砂子等)和保温隔热材料均为显热储能,其蓄热性能和节能减排效果差[3]㊂因此,研究和开发新型建筑节能材料对实现我国的双碳目标具有重要的理论和现实意义[4-5]㊂图1㊀相变调温墙板调节室内温度的原理示意图Fig.1㊀Schematic diagram of the principle of phase change thermostatic wall board to adjust indoor temperature 利用相变储能技术降低建筑能耗是建筑节能研究的热点之一,通过利用相变材料具有单位体积蓄热量大和吸㊁放热过程几乎恒温这两个突出优势,达到储存能量和提高能源利用效率的目的[6]㊂使用相变材料作为建筑围护结构中的储能媒介能显著增加围护结构的热惯性,从而削弱热循环的振幅,防止建筑内部温度的过度突变[7]㊂图1为相变调温墙板调节室内温度的原理示意图,相变材料根据外界环境温度的变化而发生融化吸热和凝固放热的交替过程,这使得相变调温墙板具有使室内温度稳定在人体舒适温度范围的能力[8]㊂因此,相变材料在建筑节能领域具有良好的应用前景㊂目前,各国学者已针对相变储能建筑材料开展了广泛研究㊂早期研究者直接将相变材料添加到建筑材料中,但试验过程中发现固-液相变材料在相变时会引起三个不容忽视的问题:1)渗漏;2)相变材料与建筑材料基体相互作用;3)降低传热效率㊂为了克服上述问题,研究人员开发出定形相变材料,包括定形相变骨料㊁相变宏胶囊㊁相变微胶囊(micro-encapsulation phase change materials,Micro-PCM)㊂其中,Micro-PCM 是一种由性能稳定的高分子膜(壳材)包裹固-液相变材料(芯材)而成的新型复合相变材料㊂研究人员已利用Micro-PCM 开发出不同种类的储能建筑材料,例如Bassim 等[1]将Micro-PCM 掺入到水泥砂浆中,并采用陶瓷集料(ceramic fine aggregate,CFA)替代复合材料中的砂子,当Micro-PCM 掺量为50%(质量分数,下同)㊁陶瓷集料替代砂子量为100%时,与普通水泥砂浆相比,复合材料温度降低了9.5ħ㊂Ren 等[9]将相变微胶囊掺入到超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)中,研制出了一种具有优异储热性能的新型结构-功能一体化混凝土(MPCM-UHPC),通过热工测试可知,掺入10%相变微胶囊的UHPC 表面温度比基准组降低了3.9ħ㊂Park 等[10]采用普通墙板和含Micro-PCM 的墙板分别搭建了同一尺寸(2400mm ˑ2700mm ˑ2300mm)的测试房,通过传热试验可知,相变墙板室内温度比基准组降低了1~2ħ,供暖能耗降低了27.7%㊂综上分析,将Micro-PCM 引入建筑材料中可起到储存热量㊁保温隔热㊁提高墙体热惰性㊁降低室内温度波动的作用㊂然而,外来颗粒的引入会改变建筑材料的微观结构,从而影响建筑材料的力学性能㊂例如,Djamai 等[11]对掺入5%㊁10%㊁15%Micro-PCM 的水泥砂浆进行了力学试验,结果表明掺入20%的Micro-PCM 使复合材料的强度降低了70.5%㊂Yu 等[12]将Micro-PCM 与水泥砂浆相结合,开发出了一种具有热能储存功能的相变砂浆,结果表明掺入20%Micro-PCM 的相变砂浆28d 抗压强度和抗折强度分别为36.5和6.2MPa,与普通水泥砂浆相比,力学强度略有降低㊂Rahul 等[3]使用Micro-PCM 替代高流动性水泥砂浆中的细集料,研究了相变砂浆的力学性能,结果表明掺入5%和10%Micro-PCM 的相变砂浆抗压强度分别降低了15%和54%㊂为了克服Micro-PCM 导致建筑材料力学强度下降的问题,将Micro-PCM 与水泥砂浆混合涂敷于建筑围护结构,既可以避免结构材料强度损失,又改善围护结构的热工性能㊂另外,国内外学者研究Micro-PCM 在建筑领域的作用时,大多考虑将Micro-PCM 在基体中均匀分布或整齐排列制成相变层,未考虑Micro-PCM 在基体结构中的无规则排列㊂鉴于此,本文将Micro-PCM 随机分布在868㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷水泥砂浆中,制备了相变砂浆,并对其热学性能进行研究㊂利用MATLAB 软件的随机分布程序和COMSOL 有限元软件构建了Micro-PCM 随机分布的传热模型,模拟分析了相变调温墙板的蓄热性能㊂通过模拟分析相变调温墙板在传热过程中墙体内表面温度随时间变化的规律,对比传热过程中普通墙板和相变调温墙板内表面温度波动情况,得出相变调温墙板中Micro-PCM 的掺量与墙体内/外壁面温度波幅㊁热流密度㊁温度延迟之间的关系㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料图2㊀Micro-PCM 的DSC 曲线Fig.2㊀DSC curves of Micro-PCM 采用安徽美科迪智能微胶囊科技有限公司生产的Micro-PCM 作为水泥砂浆的添加剂,得到一种微胶囊化的被动式热调节相变砂浆并涂敷于墙板上,微胶囊法利用成膜物质将相变材料包覆其中,形成微小的核-壳结构,芯材是具有潜热储能的石蜡,在相变过程中能够保持特定的温度㊂每粒胶囊中PCM 含量约占总质量的85%~90%㊂Micro-PCM 壁由一种稳定的惰性聚合物构成,粒径一般在5~1000μm㊂相变温度为26.44ħ,相变潜热为175.39J /g,具体如见图2所示㊂Micro-PCM 的外貌形态如图3所示,表面有许多的折皱,这是由Micro-PCM 中相变材料的相态变化导致体积变化所引起的[13-14]㊂图3㊀Micro-PCM 的SEM 照片Fig.3㊀SEM images of Micro-PCM 1.2㊀相变砂浆的制备及储热特性试验为了不影响墙板的力学性能,将相变砂浆以抹灰形式涂覆于墙板外侧㊂原料选用P㊃O 32.5普通硅酸盐水泥㊁ISO 标准砂㊁自来水㊁Micro-PCM㊂试验配合比参照‘砌筑砂浆配合比设计规程“(JGJT 98 2010)中的比例要求,以及结合以往相关经验,配合比设计如表1所示,该配合比是在恒定的水灰比和恒定的细骨料与水泥比(W /C =0.6和FA /C =6.95)下制备,并将Micro-PCM 置换为7.5%的标准砂㊂为了防止Micro-PCM 破碎,将Micro-PCM 在最后一步中添加㊂先将水泥㊁水置于搅拌桶中,启动搅拌机,拌合程序为:低速30s ң加砂30s ң高速30s ң停90s ң加Micro-PCM 及减水剂高速60s,最后调整高效减水剂(水泥用量的0%~1.1%)的用量,使得相变砂浆具有理想的流动性(稠度值为70mm),并易于涂敷于墙板(尺寸为300mm ˑ300mm ˑ100mm)表面,相变砂浆涂敷厚度为20mm,试件制备过程如图4所示㊂最后,将制备好的相变砂浆涂敷于墙板后置于温度为(20ʃ2)ħ㊁湿度大于95%的养护箱里面进行养护,养护7d,进行下一步的相变储能测试㊂第3期张路曼等:相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究869㊀表1㊀相变砂浆配合比Table1㊀Mix ratio of phase change mortarMicro-PCM volume fraction/%Mix ratio/(kg㊃m-3)Cement Water Standard sand Micro-PCM Superolasticizer(SP)/%Cement consistency/nm0230.0138.00160000~1.17017.8212.9127.7414801200~1.170图4㊀相变砂浆制备过程Fig.4㊀Preparation process of phase change mortar在数值计算中,通常采用体积分数,采用下式将质量分数转换为体积分数:f Micro-PCM=w Micro-PCMρMicro-PCM/ρcement+w Micro-PCM(1-ρMicro-PCM/ρcement)(1)式中:f Micro-PCM㊁w Micro-PCM分别为Micro-PCM的体积分数㊁质量分数;ρMicro-PCM㊁ρcement分别为Micro-PCM的密度和水泥砂浆的密度,其中ρMicro-PCM=694kg/m3㊂1.3㊀储热性能测试为了测试相变调温墙板的控温性能,课题组制备的控温测试仓尺寸为1600mmˑ380mmˑ380mm,在测试仓的顶部固定100W的白炽灯作为辐射传热的热源,且为了减少测试仓与外界环境的热交换,在测试仓的内壁上粘贴2层40mm厚聚氨酯泡沫保温板,保温板表面粘贴网格线加强的锡箔纸㊂采集设备采用Captee Enterprise HFM-8热流密度采集仪和HS-30热流密度计,热流感知面尺寸为30mmˑ30mm,内置T型热电偶㊂为了能够准确监测相变调温墙板上㊁下面温度及表面热流,在相变调温墙板的上㊁下表面两个区域分别布置HS-30热流密度计,上表面布置一个HS-30热流密度计,下表面布置两个HS-30热流密度计,下表面取两个测点测试结果的平均值作为热流和温度测量值㊂HS-30热流密度计测试点位示意图如图5所示㊂图5㊀HS-30热流密度计测试点位示意图(单位:mm)Fig.5㊀Schematic diagram of experiment points of HS-30heat flux density meter(unit:mm)测试前,将试件置于制冷温度为8ħ的冰柜中24h,目的是将相变调温墙板的初始温度稳定在8ħ㊂测试时,将HS-30热流密度计安装在测试点,相变调温墙板的实测温度为10ħ,将该实测温度作为验证数值模型的初始温度;另外,设定HFM-8热流采集设备每1min收集一次温度值和热流值,启动电脑中的Launch870㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷HFM8-lab软件,建立Launch HFM8-lab软件与HFM-8热流采集设备之间的通信,且设定采集设备同步储存测试数据㊂打开白炽灯开关,使白炽灯以辐射方式持续提供热量,同时,启动设备开始采集数值㊂两个相变调温墙板的测试时间均为624min㊂2㊀相变墙体模拟研究2.1㊀几何模型本文通过PFC软件中的Rand函数建立Micro-PCM随机分布模型,如图6所示㊂模型按照以下算法生成:1)输入Micro-PCM的数量㊁Micro-PCM的半径和基体材料的尺寸;2)使用RAND函数随机生成第一个Micro-PCM的坐标值;3)使用RAND函数随机生成Micro-PCM第i个位置,并判断第i个Micro-PCM是否会与已经生成的i-1个Micro-PCM相交,如果不相交,则生成Micro-PCM模型,反之则重新生成;4)重复上述过程,直至生成所指定数量的Micro-PCM㊂图6㊀Micro-PCM在水泥砂浆中的随机分布模型Fig.6㊀Random distribution model of Micro-PCM in cement mortar2.2㊀物理模型以试验测试中的试件尺寸构建数值模型,数值模型中的相变调温墙板厚度为100mm㊁高度为300m,相变砂浆的厚度为20mm,墙板㊁水泥砂浆㊁Micro-PCM的热物性参数如表2所示,Micro-PCM的相变温度T m为26.44ħ,假定相变发生在较小的温度区间内[T s,T l](下标l㊁s分别代表固相和液相),其中,T s=T m-ΔT m/2, T l=T m+ΔT m/2,ΔT m=1K㊂相变调温墙板左侧为室内环境,右侧为室外环境,上/下表面为绝热㊂表2㊀材料热物性参数Table1㊀Thermophysical properties of materialsMaterial Density/(kg㊃m-3)Specific heat/[J㊃(kg㊃K)-1]Thermal conductivity/[W㊃(m㊃K)-1]Latent heat/(J㊃g-1) Cement paste180010500.90Micro-PCM88032200.21175.39 Aerated concrete block70011500.242.3㊀数学模型为了简化计算,对所研究的问题作如下假设:1)Micro-PCM在水泥砂浆中随机分布,忽略相变过程中体积的变化;第3期张路曼等:相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究871㊀2)水泥墙板和调温砂浆各向同性㊁常物性;3)由于Micro-PCM 粒径较小,忽略自然对流的影响;4)墙体的厚度远小于宽度和高度,温度只沿厚度方向变化,传热过程为一维导热过程㊂2.4㊀控制方程本文采用等效热容法对融化和凝固相变过程进行理论建模,其控制方程如式(2)所示㊂ρC P ∂T ∂t =k Δ2T (2)式中:ρ为密度,C P 为比热容,T 为温度,k 为热传导系数,Δ为微分算子㊂在进行相变分析时,为了保证计算的稳定性,假定相变发生在一个很小的温度区间内[T s ,T l ],该温度区间ΔT m =T l -T s =1K,T s =T m -ΔT m /2,T l =T m +ΔT m /2㊂当T <T s 时为固相,T <T l 时为液相,T s <T <T l 为混合相,则各相与液体分数f 的关系如式(3)所示㊂f =0T <T s T -T s T l -T s T s ɤT ɤT l 1T >T l ìîíïïïï(3)式中:T s 为固相温度上限,T l 为液相温度下限㊂根据液相体积分数的定义,等效热容C P 计算式如式(4)所示㊂C p =1ρ[(1-f )ρs C p,s +f ρl C p,l +L m D (T )](4)式中:C P,s 为固相Micro-PCM 的比热容,C P,l 为液相Micro-PCM 的比热容,D (T )为相变区间ΔT m 内的标准高斯函数,该函数在相变区间内的积分为1㊂2.5㊀定解条件本试验中只考虑温度的变化,从而提出水泥墙板传热的数学模型的边界条件,如式(5)所示㊂q =q 0x =0(5)式中:q 0为Micro-PCM 体积分数为0%的试件上表面试验测试值㊂补充初始条件如式(6)所示㊂T 2=T 1=T 0<T m t =0(6)2.6㊀相变墙体有限元模型采用大型通用有限元软件COMSOL,建立有限元模型,见图7㊂在热传导的有限元模拟中,采用极精细的三角形网格来获得与网格无关的收敛解㊂在仿真中,计算时间步长设置为1s,使用COMSOL 中的PARDISO 直接求解器来求解高度非线性的多物理场耦合问题㊂图7㊀相变调温墙板和普通水泥墙板的有限元模型Fig.7㊀Finite element models phase change thermostatic wall board and ordinary wall board872㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷3㊀结果与讨论3.1㊀验证模型本研究采用相对误差分析方法RME 进行结果验证,采用数值模拟值与试验测试值的相对误差值来表征两种研究方法之间的结果差别㊂RME 为相对误差的最大值,文献[15]中的定义如式(7)所示㊂RME =Max x sim -x exmx exm ()ˑ100%[](7)RAE 为相对误差的平均值,计算式如(8)所示㊂RAE =Average x sim -x exm x exm ()ˑ100%[](8)图8㊀数值模拟结果与试验结果对比Fig.8㊀Comparison between numerical simulation and experimental results 式中:x sim 为数值模拟结果,x exm 为试验测试值㊂以上述相变调温墙板的储热试验环境作为边界条件对相变调温墙板进行模拟计算,并将试验结果与模拟计算结果进行对比,验证试验结果与数值模拟结果的一致性㊂图8为数值模拟结果与试验结果对比(%为体积分数)㊂由图8可知,数值模拟结果与试验结果曲线变化趋势是一致的,当温度升至相变材料的融化温度后,数值计算结果比试验结果偏快㊂另外,相变调温墙板内表面温度最大误差率为2.24%,平均误差为1.89%,最大误差率和平均误差率均没有超过3%,说明在数值模拟过程中建立的计算模型㊁选用的材料参数和试验一致,数值计算结果和试验结果具有一致性㊂3.2㊀瞬态气象条件下的相变调温墙板动态隔热性能分析外界温度以夏热冬冷地区(河南省郑州市)典型气象数据作为依据,对相变水泥墙板的动态隔热进行分析,选取郑州市最热月7月25~27日的温度和太阳辐射强度作为边界条件,以西向墙体为例,拟合得到室外空气综合温度表达式,如式(9)~(11)所示㊂t 25(τ)=33.0+8.0sin(π(τ-8.28)/9.96)+273.15(9)t 26(τ)=34.5+9.2sin(π(τ-8.12)/11.7)+273.15(10)t 27(τ)=35.0+9.0sin(π(τ-9.32)/11.6)+273.15(11)基于上述物理模型和数学模型,利用COMSOL 软件模拟计算普通水泥墙板和相变调温墙板的传热过程,8~65h 时刻的温度云图如图9所示,在相同室外温度边界条件下,普通墙板的热量传递过程比相变调温墙板快,相变调温墙板均将高温区阻挡在墙体外部区域,表明相变材料提升了墙体的热惰性㊂根据相变调温墙板相变过程的分阶段传热式(9)~(11)可得到在室外瞬态气象条件下相变调温墙板内侧温度和液体分数瞬态分布曲线,如图10所示㊂从图10中液体分数曲线及相变调温墙板内侧温度曲线的变化情况可看出,当普通墙体外表面涂敷一定厚度的相变调温砂浆后,其内表面温度较普通水泥墙板均有所下降,具体分析如下:1)0~10h,表示Micro-PCM 外表面温度低于相变温度,相变材料为固态,相变调温墙板的传热过程同普通水泥墙板,但温度较普通水泥墙板低;2)10~19h,表示Micro-PCM 外表面温度高于相变温度,相变材料开始由固态转变为液态,同时以潜热的形式不断吸收热量,且固-液界面处温度维持在相变温度不变;3)19~21h,表示固-液相变结束后,相变材料处于液态,在外界温度作用下继续传热,传热过程同普通水泥墙板,但温度较普通水泥墙板低;第3期张路曼等:相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究873㊀图9㊀相变调温墙板和普通水泥墙板的计算温度云图(Micro-PCM,40%,体积分数)Fig.9㊀Cloud diagrams of the calculated temperature of phase change thermostatic wall board and ordinary wall board (Micro-PCM,40%,volumefraction)图10㊀相变调温墙板内侧温度和Micro-PCM 的液体分数变化(Micro-PCM,40%,体积分数)Fig.10㊀Temperature change inside the Micro-PCM-W and liquid fraction change inside phase change thermostatic wall board (Micro-PCM,40%,volume fraction)4)21~31h,表示Micro-PCM 外表面温度开始低于相变温度,相变材料开始由液态转变为固态,同时以潜热的形式不断释放热量,且固-液界面处温度维持在相变温度不变;5)31~38h,表示Micro-PCM 外表面温度高于相变温度,部分固相相变材料开始融化,同时以潜热的形式不断吸收热量,且固-液界面处温度维持在相变温度不变㊂3.3㊀Micro-PCM 掺量对相变调温墙板动态隔热性能的影响㊀㊀墙板内壁面温度决定了室内热环境,内壁温度随室外空气环境温度的变化关系如图11所示㊂由图11可知,室外环境温度以24h 为一个周期,72h 内出现3个周期波动,九类墙板内壁面温度也出现了3个波动周期,由于墙板具有热惰性,九类墙板内壁面温度波动均延迟外界环境温度的变化,但相变调温墙板延迟性较普通墙体高,且Micro-PCM 掺量越高延迟性越高㊂例如:在第一个温度波动周期内,普通水泥墙板约在16.96h 达到最高温度32.975ħ,而Micro-PCM 掺量为40%(体积分数)的相变水泥墙板在19.39h 达到最高温度27.809ħ,滞后时间为145min,温度降低量为5.166ħ,相变调温墙板的温度峰值滞后时间和温度降低量均优于普通水泥墙板,且Micro-PCM 含量越高,墙体的温度峰值滞后时间和温度降低量越大㊂874㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图11㊀不同Micro-PCM 含量下的相变调温墙板内侧温度变化Fig.11㊀The inner wall temperature changes of Micro-PCM control wallboard under different Micro-PCM content第二周期内,普通水泥墙板内壁面温度波动幅度为12.327ħ,Micro-PCM 的含量为5%~40%时,相变调温墙板内壁面温度波动幅度为7.818~11.395ħ,较普通墙体降低量为0.248~1.910ħ,即Micro-PCM 含量越高,相变调温墙板的室内侧温度波动越小,即相变调温墙板会提供稳定的室内热环境㊂相变调温墙板中第一层材料(即相变砂浆层)内侧温度如图12所示,在三个周期的升温过程中,第一层材料内测温度达到约26ħ时,相变调温墙板的温升速率开始低于普通水泥墙板,且Micro-PCM 含量越高,升温速率越低㊂这是由于室外空气将热量向墙板内侧传递时,墙板升温至约26ħ时,相变材料开始发生相变,热量以潜热的形式储存,减少了向墙板内侧区域传递的热量;在第一个周期内,体积含量为40%的相变水泥墙板内侧温度较普通墙体降低了5.565ħ,表明Micro-PCM 的潜热储能作用确实降低了墙板内部区域的温升㊂在三个周期内的降温过程中,普通水泥墙板的起始温度高于相变调温墙板,但其降温速率也高,这是由于Micro-PCM 以潜热的形式储存的热量在降温时以内热源的形式释放到外部环境中㊂不同Micro-PCM 含量下的相变调温墙板内侧表面的热流密度变化如图13所示㊂在3个温度波动周期内,相变调温墙板由于相变材料在相变过程中以潜热的形式存储了一部分能量,降低了向室内的传热量㊂在第一个温度波动周期内,Micro-PCM 体积分数为5%~40%的相变调温墙板最高瞬时传热量比普通水泥墙板分别降低了8.067㊁12.006㊁13.726㊁16.913㊁19.270㊁19.793㊁20.901㊁22.202W /m 2,表明相变调温墙板向室内传递的热量更少㊂图12㊀不同Micro-PCM 含量下相变砂浆层内侧的温度变化Fig.12㊀Temperature changes in the inner side of phase change mortar layer under different Micro-PCM content㊀图13㊀不同Micro-PCM 含量下的相变调温墙板内侧表面的热流密度变化Fig.13㊀Heat flux changes on the inside of phase change thermostatic wall board with different Micro-PCM content 综上可知,从墙体内部温度分布㊁第一层材料内侧温度和向室内传递的热负荷来看,相变调温墙板控温性能优于普通水泥墙板㊂3.4㊀相变砂浆位置对加气混凝土墙体控温性能的影响为了研究墙体围护结构最内层表面的温度受到室外空气的对流换热和太阳辐射的综合影响,参照工程结构中加气混凝土砌块墙体的组合形式,构建符合工程实际的相变调温墙体传热模型,具体如图14所示㊂另外,本文选取郑州的气象环境作为模拟参数,根据2022年7月份的气象数据报表中的统计数据为基础,以西向墙体为例,得出郑州7月份一周的室外空气综合温度分布曲线,作为相变调温墙板室外侧边界条件施加于模型上进行传热分析㊂第3期张路曼等:相变调温墙板热工性能试验和数值模拟研究875㊀图14㊀参照实际工况的相变墙体传热模型Fig.14㊀Heat transfer model of phase-change wall according to actual working conditions 为对比相变砂浆置于墙体内侧及外侧的隔热效果,取20mm 厚的相变砂浆层(40%的Micro-PCM)分别置于加气混凝土砌块墙体内侧(2型)和外侧(1型),计算得到典型墙体内表面温度和热流密度变化曲线如图15所示㊂由图15可知,郑州夏季7月份相变砂浆置于加气混凝土砌块墙内侧时隔热效果最好,相变砂浆置于墙体外侧时隔热效果较差㊂在第6天,1型和2型加气混凝土砌块墙体内侧温度降低量分别为0.21和2.38ħ,最高瞬时传热量分别降低了0.12和1.61W /m 2,由此可知,相变砂浆置于墙体内侧时,墙体的热工性能较理想㊂热量在由外墙传递至相变区的过程中能量会发生衰减损耗,导致温度到达相变区时会有所降低,温差的减小使得Micro-PCM 融化吸热的速率降低,室内温度波动和传入室内的热流密度减小,从而达到建筑节能的效果㊂图15㊀加气混凝土砌块相变调温墙板内侧表面温度和热流密度变化Fig.15㊀Temperature and heat flux changes of the inner surface of aerated concrete block phase change thermostatic wall board 3.5㊀Micro-PCM 掺量对相变砂浆力学性能的影响利用抗压抗折力学测试仪对相变砂浆试块进行了力学强度测试,每种配方的相变砂浆试块测试3次抗折强度㊁3次抗压强度,取平均值作为最终的结果㊂图16的(a)和(b)分别展示了不同体积分数的Micro-PCM 对相变砂浆抗压强度和抗折强度的影响,相变砂浆的抗压强度和抗折强度均随着Micro-PCM 掺量的增㊀㊀㊀图16㊀不同体积分数的Micro-PCM 对相变砂浆抗压强度和抗折强度的影响Fig.16㊀Effect of different volume fractions of Micro-PCM on compressive strength and flexural strength of phase change mortar。

光催化太阳能集热墙系统研究进展简述

光催化太阳能集热墙系统研究进展简述摘要：集热墙又叫特伦布墙（Trombe wall，Trombe墙），是直接附设在房屋南向外墙上的一种太阳能集热器。

将太阳能Trombe墙与室内采暖系统，及光催化氧化技术结合，可建立一个零能耗空气净化式Trombe墙系统。

可降解聚乙醛、甲基酚、甲苯等各种室内污染，效率和经济性都较好，还能与建筑物融为一体，成为当前室内环境空气净化技术的研究热点，满足我国“双碳”发展战略，有非常好的发展前景。

关键词：Trombe墙；室内采暖系统技术；光催化氧化技术；近年来，随着“碳达峰”与“碳中和”这一“双碳”发展策略的提出，绿色、环保、低碳的生活方式越来越被人们关注，室内环境和建筑节能也受到了人们更多的关注，尤其是室内甲醛等有机挥发物质的净化和降解。

《居室装修后室内空气污染及变化趋势》[1]一文指出，新装修居室甲醛、苯、甲苯、聚乙醛等污染物含量均超标。

三个月之后，空气污染物浓度逐渐降低，约在一年内下降至目标水准。

由此看出，室内甲醛等污染物释放周期很长，长期使用除甲醛设备不仅消耗能源，而且昂贵，不符合低碳环保要求，光催化Trombe墙可以解决该难题。

一、光催化Trombe墙目前，国内外学者对光催化Trombe墙研究颇多，取得了不错的成绩。

光催化Trombe墙中使用的光催化剂大多为纳米TiO2。

《光催化氧化技术在Trombe墙采暖模式中的应用》[2]一文，通过喷涂工艺把纳米TiO2喷涂在硼硅酸盐玻璃盖板上，用Na2Si03·9H2O作为粘结剂,得到粘结剂和光催化剂的最佳质量比例，建立Trombe墙传热方程和室内甲醛传递方程,探究不同参数对系统性能的影响。

结果表明传统Trombe墙不具备甲醛降解功能,而光催化Trombe墙有一定的甲醛降解功能。

同时，使用光催化Trombe墙（每平方）进行采暖和室内空气净化,可节约电能19.3 kW·h/月,即约2.4 kg标准煤/月。

太阳能-热泵复合供能系统

太阳能-热泵复合供能系统王岗;全贞花;赵耀华;靖赫然;佟建南【摘要】为最大限度利用可再生能源,将太阳能PV/T集热器与热泵相结合组成太阳能-热泵复合供能系统,通过不同阀门之间的相互切换,可实现多种运行模式以满足人们对生活热水、采暖或制冷的需求.实验主要针对单空气源热泵制热、PV/T与水源热泵联合制热及PV/T与双热源热泵联合制热3种运行工况进行研究,分别从室内温度、制热量、热泵COP、集热效率、发电效率等方面对系统进行实验研究与理论分析,实验结果表明,3种运行工况下热泵COP分别为2.26、3.4和2.61,平均室内温度分别为15.3、18.8和16.5℃,基本能满足冬季采暖负荷要求.系统可充分利用太阳能与热泵各自的优势,实现能源节约,为太阳能和热泵在建筑中联合运行模式提供部分参考价值.%To make the best use of renewable energy, a system of solar-heat pump composite energy was formed by combining solarPV/T collector with heat pump. Switching between the different valves can achieve many operating modes to meet people's need for hot water and heat and cooling. The experiment mainly studied three operating modes: single-air-source heat pump, solar PV/T collector with water-source heat pump, and solar PV/T collector with dual-heat-source heat pump. Indoor temperature, heat capacity, COP, thermal efficiency and electric efficiency were investigated experimentally and analyzed theoretically. Results showed that COP were 2.26, 3.4 and 2.61, respectively, along with average indoor temperat ure of 15.3, 18.8 and 16.5℃, which can basically meet the need for heating load in winter. The advantage of solar energy and heatpump were made full use and realized energy conservation, which provide some reference for solar and heat pump operation modes in buildings.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)005【总页数】8页(P2132-2139)【关键词】太阳能;压缩机;可再生能源;性能系数;能效分析【作者】王岗;全贞花;赵耀华;靖赫然;佟建南【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京 100124;北京工业大学建筑工程学院,北京 100124;北京工业大学未来网络科技高精尖创新中心,北京 100124;北京工业大学建筑工程学院,北京 100124;北京工业大学未来网络科技高精尖创新中心,北京 100124;北京工业大学建筑工程学院,北京 100124;北京工业大学建筑工程学院,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TK519伴随世界经济的快速发展，传统化石燃料正逐渐消耗殆尽，能源危机和环境污染日趋严重，这一系列问题促使人们加速探索开发利用可再生能源。

异质复合墙体温室墙体传热模型的建立

３６０．
２００５，９（１）：２１－２８．
［１４］耿雪霏，刘凯，王德占．供应链风险的模糊综合评价［Ｊ］．物
［１１］王新利，赵琨．基于神经网络的农产品物流需求预测研究
流技术，２００７，２６（８）：１６４－１６７．
［Ｊ］．农业技术经济，２０１０（２）：６２－６８．
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
［１０］ＨüｓｋｅｎＭ，ＪｉｎＹ，ＳｅｎｄｈｏｆｆＢ．Ｓｔｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｎｅｕｒａｌ
法［Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２００７（增刊２）：３５５－
ｎｅｔｗｏｒｋｓｆｏｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｏｆｔＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，
本研究针对以酚醛保温板为保温材料的日光
蓄热性的困难较大，采用墙体传热的理论模型，分温室异质复合性墙体，在充分考虑温室内部作物遮
收稿日期：２０１９－０４－０５基金项目：河北省第三批 “巨人计划 ”———蔬菜科研创新团队项目；
河北省财政专项（编号：Ｆ１６Ｒ０１、Ｆ１７Ｒ０２）。作者简介：宫彬彬（１９８１—），男，河南洛阳人，硕士，讲师，主要从事设
题日益凸显。寻求更为合理的墙体材料，已经成为温室冬季节能高效生产的重点问题［２］。
温蓄热性能的方法作出了有益的探索，但是这些方法由于仅考虑太阳辐射对墙体的简单照射，未考虑
由于日光温室建造的成本问题，传统利用已有种植作物对墙体蓄热的影响，导致结果误差较大。
温室的环境参数测定的方法来掌握温室墙体保温
日光温室的后墙的蓄热和保温是非加温温室析计算和判断日光温室墙体的保温蓄热性能，以指

综合传热实验报告

综合传热实验报告
综合传热是指在一个系统内，同时存在传导、传热和对流传热的现象。

为了深入了解这一过程，我们进行了综合传热实验。

实验中，我们采用了传热水槽和多个传热器件，如导热棒、散热片等。

首先，我们将传热器件放入传热水槽内，通过调节水温和水流速度来控制传热过程中的对流传热。

同时，我们也使用温度计和红外线测温仪来测量传热器件表面温度，以了解传热过程中的传导和辐射传热。

在实验中，我们观察到不同传热器件的传热效率存在差异。

例如，导热棒的传热效率比散热片高，这是因为导热棒具有更好的导热性能，能够更快地将热量传递到周围环境中。

此外，我们也发现传热效率与水温和水流速度有关，当水温或水流速度增加时，传热效率也会相应提高。

通过本次实验，我们深入了解了综合传热的过程，并了解到了不同传热器件的特点和传热效率的影响因素。

这对于工程应用中的传热设计和优化具有重要意义。

对墙体不稳定传热─反应系数法的应用研究

对墙体不稳定传热─反应系数法的应用研究墙体不稳定传热是一个重要的研究课题，在建筑工程和热工领域具有广泛的应用。

墙体不稳定传热现象通常指的是墙体表面热流密度随时间的变化，即墙面上的热传导过程不是稳定的。

墙体不稳定传热对建筑的热工性能和能源消耗有很大影响，因此，探索墙体不稳定传热的原理和影响因素，对于改善建筑热工性能具有重要意义。

墙体不稳定传热的研究方法之一是反应系数法。

反应系数法是一种分析墙体热传导过程的数学方法，它基于墙体表面热流密度与墙体内部温度梯度之间的关系，通过测量墙体表面的温度和热流密度数据，以及墙体内部的温度场分布，来计算墙体的反应系数。

反应系数是墙体对热流变化的响应速度的量化指标，它描述了热流密度变化与墙体内部温度梯度之间的关系。

反应系数方法首先假设墙体内部是一个均匀的温度场，并在此基础上，根据测得的表面温度和热流密度数据，计算出墙体内部的温度梯度分布。

然后，通过拟合实测数据与计算数据的差异，得到墙体的反应系数。

反应系数法的应用研究涉及到多个方面。

首先，通过分析不同材料和结构形式的墙体的反应系数，可以评估其热传导性能。

例如，通过比较不同材料墙体的反应系数，可以选择适合的建筑材料，提高墙体的隔热性能。

其次，反应系数法可以用于评估墙体的热惯性。

墙体的反应系数越大，意味着墙体对热流变化的响应越迟缓，热能储存量越大。

因此，通过调整墙体的结构和材料可以改变其热惯性，进而提高建筑的节能性能。

此外，反应系数法还可以用于评估建筑系统的热传递特性。

例如，通过测量建筑外墙的表面温度和热流密度数据，可以计算建筑系统的总反应系数。

这个总反应系数可以用来评估建筑系统的热传递效果，指导建筑的设计和改造。

总的来说，反应系数法是研究墙体不稳定传热的重要方法之一、通过应用反应系数法，可以揭示墙体不稳定传热的机理和影响因素，为建筑节能提供科学依据。

在未来的研究中，应进一步深化对反应系数方法的理论研究，探索墙体不稳定传热的新方法和新技术，以提高建筑的热工性能和能源利用效率。

太阳能建筑相变储能墙体适宜性分析及优化设计

太阳能建筑相变储能墙体适宜性分析及优化设计我国西部地区具有丰富的太阳能, 采用被动式手段因地制宜地建造太阳能采暖建筑,可以降低建筑的采暖能耗。

然而, 受太阳能的不稳定性和间断性特点的影响, 被动式太阳能建筑的室内空气温度波动较为明显, 室内温度往往无法满足人体热舒适的要求。

通过围护结构进行热量储存,能够使被动式太阳能建筑的热性能得到提升。

为此, 本文将被动式太阳能建筑与相变储能墙体相结合, 通过相变材料的蓄热特性解决太阳能的间歇供应与建筑采暖负荷在时间和需求量方面的矛盾。

本文通过对既有太阳能建筑进行实地调研与测试, 针对乡村太阳能建筑室内温度波动幅度大、热环境稳定性差等问题, 提出了将相变储能墙体与太阳能建筑结合应用的研究构思。

基于相变传热特性分析建立相变储能墙体模型并进行热工评价。

进而建立相变储能被动式太阳能乡村采暖建筑传热理论模型,从室内热舒适度角度出发, 考虑相变材料的相变温度、导热系数、潜热值、建筑模型参数及用量等因素的影响, 对相变储能被动式太阳能乡村采暖建筑的应用效果进行分析。

最后,通过热渗透原理进行相变材料层厚度的设计, 并对优化设计后的房间进行热舒适评价。

本文的主要成果如下:(1) 通过对拉萨地区某民居进行热环境现状的测试发现,该地区太阳辐射强度较高, 对室内热环境的贡献较大, 但当前仍然存在室内空气温度波动较大的问题, 提出将被动式太阳能建筑与相变储能墙体结合应用的构想。

并指出, 对于结合相变储能墙体的太阳能建筑, 其室内热舒适度的改善效果应从客观环境及人体热舒适需求的角度综合考虑, 最终确定相变储能墙体应用效果评价指标为室内空气温度波动及“日室内温度不舒适度时数”。

(2) 基于被动式太阳能乡村采暖建筑的特点, 确定了具有代表性的建筑模型, 并基于此模型, 采用傅氏级数表达方法对建筑在内外双侧热扰耦合下的内表面温度进行了相应的表达。

从室内侧波动热扰变化可以看出, 设置相变材料层于墙体内侧, 可使相变材料更好地发挥对室内空气温度波动的平抑作用。

木塑结构复合墙体保温及传热性质研究

木塑结构复合墙体保温及传热性质研究木塑结构复合墙体稳态热量传递性质是评价其节能保溫的重要指标。

为了研究影响木塑结构复合墙体传热系数的因素，提高墙体保温性能的方法，制备了11种不同构造的木塑结构墙体。

采用热箱-热流计法检测稳态时墙体的有效传热系数，并对墙体传热系数理论计算值进行了可靠性验证。

结果表明：墙体材料的热物理特性、墙骨柱类型和内外墙板面板对传热系数都有影响，所有采用木塑结构复合墙体有效传热系数在0.273-0.359W/（m2·K）之间，满足严寒地区热工级别It（K≤0.4W/（m2·K））。

墙体热阻的理论计算值与试验检测值的线性相关度达到0.987。

标签：木塑结构；复合墙体；隔热性能；传热系数木塑结构建筑具有独特的绿色环保、节能、抗震、结构安全、健康舒适等优势，为人们创造了良好的居住环境[1]。

创新理念木塑结构复合墙体是以木塑复合材为骨架材料，采用内外覆面板，并由保温、防潮、满足荷载等多层材料构成。

作为建筑围护结构的重要组成部分，复合墙体的稳态热量传递性质对建筑物保温及能源消耗影响显著[2]。

随着木塑结构建筑在不同气候区的推广使用，及其新材料的不断涌现，木塑结构墙体保温及稳态热量传递性质成为研究的重点之一。

[3]研究木塑结构复合墙体保温及稳态传热性质，有利于揭示热量传递机理，分析影响墙体传热系数的因素，验证复合墙体的保温性能是否达到国家标准，为新型墙体材料和结构体系的开发研究奠定坚实的基础。

本文采用国产镀锌轻钢、加拿大SPF规格材、国产木塑复合材、国产OSB定向刨花板、国产纸面防火石膏板、国产塑料（PVC）、国产玻璃纤维棉等材料，进行了木塑结构复合墙体结构设计，选用不同墙体材料的墙骨柱和覆面板的组合方式制备了11种新型试验复合墙体。

采用热箱-热流计法对各墙体进行保温性能的检测与评价，探讨了木塑结构复合墙体的保温与稳态热量传递性质以及各材料和墙体结构方式对墙体传热系数的影响，并与传热系数理论计算值进行了比较研究，以期为今后预制复合墙体的保温及传热性质设计提供参考依据[4]。

节能型复合墙体与结构材料的研究开发

本栏编辑：冯凯的研究开发
李寿德周丽红（西安墙体材料研究设计院，陕西西安７０６）１０１
摘要：绍了国家十一五科技支撑计划项目“ 境友好型建筑材料与产品研究开发 ” 题之一的 “ 能介环课节型复合墙体与结构材料的研究开发 ” 的研究内容和进展情况
ＥｎｉｏｍｅａｌｉｎｌｉｄｎｔｒａｓａｏｕｃｓａｃｎｖｌｐｎｔｖｒｎｎｔｌｙＦｒｅｄｙＢｕｌｉｇＭａｅｉｌｎｄＰｒｄｔＲｅｅｒｈａｄＤｅｅｏｍｅ．ＫｅＷｏｒｙｄｓ：ｃｍｐｓｔｄｕｂｅ－ｅｆｍａｏｒｉｒｄｅｏａｅｉｅｉｈ — ｉｈｇｏｏｉｅｏｌｌａｓｎｙ，ｆｅｄｃｒｔｄｔｌ，ｌｇｔｗｅｇｔｈｉｈ—ｓｒｎｔｃｎｒｔ，ｔｅｇｈｏｃｅｅｗｏｄ— ａｔｃｅｔｒｌｉｕｌｔｏｌｏ — ｓｉｘｅｎａｎｓａｉｎｗａｌｐｌ
能建筑对结构和建筑材料的要求
构构造的墙体组合对传热性能的影响．不同地区墙为
体热工性能选择提供了依据完成了保温材料的研究与选用对保温材料的使
研究内容分四部分：烧结装饰砌块（）砖的研究开发、烧结装饰砌块（）砖夹心复合墙体研究开发、轻质高强
Ｒｓａｃｎｅｅｏｍｎ，ｈｃｓｏｅｏｓｅｆＮｔｎｌｌｅｔｉｅｓｉｎｉｃＳｐｏｔｒｅｔｏｅｅｒａｄＤｖｌｅｔｗｉｉｎｆｓｕｓｏａｏａＥｅｎｈＦｖ —ｃｅｔｕｐｒＰｏｃｓｆｈｐｈｉｉｖｉｆｊ

特朗贝墙体热性能研究的综述与分析

特朗贝墙体热性能研究的综述与分析摘要：特朗贝墙系统优化和热性能的研究对于推广其使用至关重要。

本文从研究方法等多方面对国内外特朗贝墙热性能的研究进展进行了综合分析和评价，提出了目前特朗贝墙热特性研究中所存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：特朗贝墙体热性能研究评价1.引言特朗贝墙系统的发展已有几十年的历史，其结构形式和材料都有了一定程度的改进。

针对特朗贝墙系统热性能的理论和实验研究也有了很大进展，建立了比较成熟的数学模型。

特朗贝墙的传热研究涉及到优化被动式太阳能建筑设计等多个重要方面，人们在特朗贝墙的热特性研究领域作了大量的工作。

随着被动式太阳能建筑的普及和特朗贝墙研究方法及运算工具的改进，特朗贝墙系统优化和热性能的研究取得了很大进展。

2. 特朗贝墙发展历程2.1 特朗贝墙的构造原理特朗贝墙通常是由0.2~0.4米厚的混凝土墙表面涂黑或加吸热板，外面覆盖单层或双层玻璃，玻璃与重质墙的距离是0.02~0.15米，形成一个小的空气间隙，重质墙和玻璃盖板上下分别开有通风口。

重质墙外面涂有高吸收率和低反射率的选择性涂层，既可以吸收太阳光谱中所有的可见光，又可以减少墙体向玻璃的红外辐射，增强墙体的热工性能。

冬季，太阳辐射热透过玻璃被黑色表面吸收并贮存在墙内，通过空气在间层内的循环和墙体的导热作用传入室内（如图1a）。

夏季，白天使用浅色反光卷帘避免黑色墙体表面吸收过多的太阳辐射，防止室内过热。

夜晚将外通风口打开，利用室外空气冷却墙体，并将多余的冷量蓄积在重质墙内，起到被动式降温的作用（如图1b）。

研究表明，0.4米厚的墙体将热量传入室内大约需要延迟8到10小时，使得室内大大减少了对常规采暖和降温的需要。

(a) 冬季采暖(a) 夏季降温图1特朗贝墙工作原理2.2 特朗贝墙的发展世界上最早的特朗贝墙是1960年由Trombe和Mechel在法国的C.N.R.S.实验室建成。

它在闷晒墙(Mass Wall)的基础上增加了两个通风口，改善了由于重质墙的热容量大导致向阳吸热面的温升缓慢及向室内的供热有限的问题，大大提高了特朗贝墙的热效率。

太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究

太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究摘要：随着能源紧缺和环境污染等问题日益突出，可再生能源成为解决能源问题的重要选择。

太阳能作为一种广泛可利用的可再生能源之一，其应用在供暖系统中具有巨大的潜力。

本文重点研究了太阳能相变蓄热供暖系统的理论基础和实验研究，通过实验验证了太阳能相变蓄热供暖系统的可行性和效果。

1. 引言能源紧缺和环境污染已经成为全球面临的重大问题之一。

传统的供暖方式主要依赖于化石燃料，对能源消耗和环境产生了巨大压力。

因此，研究开发新型供暖系统具有重要意义。

太阳能作为广泛可利用的可再生能源之一，其应用在供暖系统中具有巨大的潜力。

太阳能相变蓄热供暖系统作为太阳能供暖的一种新型方式，通过利用相变材料的瞬时相变吸收和释放热量，可以有效地提高供暖系统的能源利用效率。

因此，研究太阳能相变蓄热供暖系统的理论和实验研究具有重要意义。

2. 太阳能相变蓄热供暖系统的理论基础太阳能相变蓄热供暖系统是基于相变储能原理的供暖系统，其核心是相变材料的应用。

相变材料具有在温度变化时发生相变的特性，即固体与液体之间的相变。

当太阳能辐射照射到相变材料上时，相变材料会吸收热量并发生相变，从而储存热能。

当室温降低时，相变材料会释放热能，实现供暖效果。

考虑到相变材料的选取和系统的设计，在太阳能相变蓄热供暖系统中，太阳能收集器、相变材料储热器、热交换器等是系统的关键组成部分。

理论基础的研究是太阳能相变蓄热供暖系统实验的基础，其为实验结果的解释和验证提供了理论依据。

3. 太阳能相变蓄热供暖系统的实验研究本研究基于理论基础的研究，设计了一套太阳能相变蓄热供暖系统的试验装置，并进行了实验研究。

该试验装置包括太阳能收集器、相变材料储热器和热交换器等组成部分。

实验过程中，通过控制太阳能收集器的角度和方向来最大程度地接收太阳辐射能，使得相变材料能够吸收更多的热能。

实验结果表明，太阳能相变蓄热供暖系统在不同气候条件下都能较好地满足供暖需求，并达到较高的能源利用效率。