夏热冬冷地区新型墙体材料传热性能研究
夏热冬冷地区不同构造形式外墙动态传热特性分析
Analysis of dynamic heat transfer characteristics of external walls with different insulation forms in hot summer and cold winter zone
Keywords hot summer and cold winter zone, external wall insulation form, thermal process characteristic, air conditioning operation mode, instantaneous heat transfer
实 验 测 试 参 数 主 要 有 ：墙 体 试 件 内 外 表 面 温 度 、冷箱和计量箱中距离试件表面约100 m m 处流 体的温度，采 用 3 6 根 数 字 温 度 传 感 器 （DS18B20, 测 量 范 围 一 5 5 〜 125 °C，测 量 精 度 0. 125 X： (—30〜85 •0,分 辨 率 0.062 5 。0 测 量 。
By Xu L u* and Dபைடு நூலகம்ng Yong
Abstract The study on heat transfer processes for external walls under boundary conditions in hot summer and cold winter zone can provide a reference for the thermal performance design of walls to meet the demands of different dynamic thermal environments in the region. Quantifies the thermal processes, instantaneous and cumulative heat transfer of four wall constructions under different air conditioning intermittent operation modes. The results show that the response rate of the internal wall surface temperature to the indoor air temperature for the internally insulated wall is the fastest, followed by the sandwich insulated wall, the self-insulated wall and the externally insulated wall. The characteristics of the building thermal process are different between the intermittent and continuous operation modes of the air conditioning, which leads to different energy saving paths and application scope of energy-efficient indoor thermal environment creating technologies in the intermittent operation mode from those in the continuous operation mode. The air conditioning operation mode has a significant effect on the instantaneous heat transfer through the external wall during the air conditioning operation period, so the operation mcxle of the heating or cooling equipment should be fully considered when analysing the heat transfer characteristics of the wall.
夏热冬冷地区夹芯墙热工性能试验
结构 ．当围护结构受到恒定 的热作用时，其 内部 的温 度 分布 和通 过 围护 结构 的传 热 量 ，都是 处 于
去 尺Ｊ ＝＋＋・ ｌ ｌ
式中，Ｋ 为围护结构传热系数（ （ ）；Ｒ 为 ｗ／ ・ ） ｉ ｍＫ
内表 面换 热 阻 ，一般取 ０１ ｍ２ ／ ； ．１ ． Ｗ Ｋ
的热 阻 ，Ｒ ： ｄ
，
为外 表
面换 热 阻 ，一 般取 ００ ．／ ；Ｒ 为各 材料层 ． ｍ２ Ｗ ４ Ｋ
Ｔｈｅ ａ ｏ ｒｙ Ｅｘ ｒｍ ｅ ｆＳａ ｄｗｉｈ Ｗ ａｌｉ ｍ ｌＰｒ ｐｅ ｔ ｐｅ ｉ ｎｔｏ ｎ ｃ ｌ ｎ Ｓｕｍ ｍ ｅ ｎ Ｗ ｉ ｅ ｒａ ｄ ｎｔ ｒ
Ｄ ＮＧ Ｚ ｉ Ｔ ＮＧＸｉｎ －ａ ｇ ， Ｈ ＮＧ Ｄｅ ｎ Ｋ Ｅ ｈ Ａ ， ａ ｇ ｌ ｎ Ｚ Ａ － ｇ ， ＡＮＧ Ｇｕ ｎ － ｏ ｇ ， Ａ ｕ － ｅ ｇ ｉ ｉ ｒ ａ ｇｚ ｎ Ｗ ＮＧ Ｙ ｎｚ ｎ ２ ｈ ｈ
映建 筑 围护结 构 具体 的能 耗状 况 和节能标 准 ． １ 围护 结构 传热 系数 计算 ． ２
传热阻是 围护结构保温隔热性能优劣的特征 指标 ． 传热系数 值用来评价围护结构的节能设 计是否符合要求 ．依稳态传热理论 ，围护结构传 热系数 的计算表达式为
积接近 １０ ｍ ． ０ 亿 该地区夏热冬冷 ， 居住气候条
厚ｆ 置空气间层） 设 聚苯 乙烯保温板组成的 夹芯墙体能够 满足夏热冬冷地 区的建 筑节能标 准和要 求． 关键词 ：夹芯墙 ；热工性 能 ；聚苯 乙烯板 中图分类号 ：Ｔ １．２ ｕ１１ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１７ — ３４２ １）２０ ３－ ４ ６ ２７ ０ （０２０ －０ ７０
Ｈｕ ａ １ １Ｃ ｉａ ｎｎ４ １ ， ｈｎ ） １９
夏热冬冷地区居住建筑保温墙体节能效果分析
夏热冬冷地区居住建筑保温墙体节能效果分析对于居住建筑的墙体保温,北方一直推行墙体外保温并且取得了很好的节能效果,但是将其推广到夏热冬冷地区的居住建筑,节能效果却不甚理想。
这是因为夏热冬冷地区的用能模式与北方供暖模式完全不同,因此需要结合夏热冬冷地区的用能特点,找到合适的墙体保温体系。
本文针对夏热冬冷地区间歇分室用能的特点,以房间为分析单元,选取杭州某居民楼一房间作为夏热冬冷地区用能模型,利用数值计算的方法,使用编制matlab程序,计算了基准墙体、自保温、外保温、内保温在夏季单次间歇式用能在三种工作环境下空调的耗冷量,证实自保温和内保温具有更好的,且内保温更好,而外保温墙体基本没有节能效果。
通过分析能耗流向,推论出分户间歇式用能墙体蓄热对能耗有巨大影响的结论,也解释了外保温在南北方收效差异大的原因。
通过小比例模型测试,对比了内保温比外保温节能效果,并与理论分析用能关系进行了对比,证实了两者的一致性；同时通过大比例模型,对理论与实测值的误差进行了定量分析,证实了所用计算方法以及相关结论的正确合理性。
除了单次用能时间对不同墙体节能效果的影响,同时考虑了长期用能导致的不同保温墙体的节能效果的差异。
长期用能中外保温墙体室内初始温度低,基于此计算得到,外保温墙体在夏热冬冷地区的长期用能过程中,是会发挥出节能作用的,但是节能效果仍旧不如内保温和自保温,当室内温度降低了5℃时,才可能与两者节能效果相当的情况。
考虑了墙体厚度在140mm—300mm范围内变化时耗冷量,得到墙体厚度对单次8h用能基本没有影响的结论。
分析了窗墙比变化对冷量的影响,得到窗墙比增大时,对于单次8h用能,基准墙体和外保温墙体耗冷量减小,自保温和内保温墙体,窗墙比增大时耗冷量增加,基准墙体和外保温减小的速率大于自保温和内保温增加的速率的结论。
同时得到墙体厚度和窗墙比的变化对并不影响保温墙体节能效果的优劣性的结论。
刍议夏热冬冷地区墙体的节能改造
但 是 毕 竟 绝 大 多 数 人 还 是 集 中在 老 建 筑 中 ， 所 以对 老 建 筑 的 节 能 改 造 迫 在 眉 睫 。对 既 有 建 筑 的 改 造 首 先 应 立 足 于 既有 建 筑 和 地 区 的特 点 ， 其 次 围 护 结 构 的 节 能 改 造 是 建 筑 改造 的 核心 部 分 ， 通 常 涉 及 墙 体 节 能 改 造 和 门窗 节 能改 造 两方 面 。墙 体 分 为 外 墙 和 内隔 墙 ，二 者 均 可 做 保 温 处理 。 外墙 节 能 改 造 的优
要指标， 累年 日平均温度 ≤５ ℃和 ≥２ ５ ℃的天数作为 辅助指标 ，将我 国划分为 严寒、寒冷、夏热冬冷、 夏热冬暖和温和五个地区。
夏热冬冷地 区主要分 布于西起四川省东至上海
料中Ｅ Ｐ Ｓ占 ３ ０ ％ ￣４ ０ ％ ，胶粉聚苯颗粒 占３ ０ ％ ￣４ ０ ％ ， 其余普遍采用硅酸盐板。２ ０ ０ ９ －２ ０ １ ２ 年墙体外保温 材料 的使用发生很大变化，其 中 ７ ０ ％ ￣８ ０ ％ 是玻化微 珠保温砂浆 ：２ Ｏ １ ２ —２ ０ １ ３年又开始大量使用 Ｅ Ｐ Ｓ 、 Ｘ Ｐ Ｓ 等材料 。建筑 围护结构的节能改造是通过 降低 围护结 构的传 热系数来减 少建筑能耗的有效措施 ， 但是对于住宅 内隔墙 ，没有采取任何保温措施 。 建筑外墙保温 体系发展已经 比较成熟 ，目前主 要有外 墙外保温 、外墒内保温和 自保温三种形式 。
供暖一直没有得到足够的关注 。 研究夏热冬冷地 区的建筑，应该立足于对其气
候特点 的把握 ，因此对于 气候 的了解不应该止于总 体上的认识 ，笔者认为应 该分季 节对其气候特点有 具体的认识 。夏热 冬冷地 区在夏季的气候热点是： 其最热月平均气温可达 ２ ８ ℃左右，平均相对湿度是 ８ ０ ％ 上下 ，表现为湿热：其冬季的气候特点是：最冷
夏热冬冷地区外墙保温体系研究
夏热冬冷地区外墙保温体系研究摘要：本文旨在探讨夏热冬冷地区外墙保温体系的研究背景和目的，介绍该地区外墙保温体系的概念、特点、现状，分析针对夏热冬冷地区外墙保温的措施，并通过案例分析说明不同措施的优缺点，最后总结本文的主要内容和结论，并展望未来研究方向。
夏热冬冷地区是指夏季炎热、冬季寒冷，室内外温差较大的地区。
这些地区的外墙保温性能对于提高建筑物能效、降低能源消耗具有重要意义。
因此，本文将重点研究夏热冬冷地区外墙保温体系，以期为该地区的建筑节能减排提供有益的参考。
外墙保温体系是指一种由保温材料、防护层和装饰层组成的复合结构，旨在降低建筑物热传递，减少能源消耗。
在夏热冬冷地区，外墙保温体系应具备优良的保温隔热性能、耐久性和安全性。
目前，夏热冬冷地区的外墙保温体系主要有以下特点：材料多样性：保温材料种类繁多，包括聚苯乙烯、矿棉、硅酸盐等。
复合结构：外墙保温体系通常由保温层、防护层和装饰层组成，以满足不同的功能需求。
节能要求：夏热冬冷地区对建筑节能要求较高，外墙保温体系需要满足相关节能标准。
为提高夏热冬冷地区外墙保温性能，以下措施值得：改善建筑结构设计：通过优化建筑立面设计、采用遮阳设施等措施，减少太阳辐射对墙体的影响。
使用高效保温材料：选用导热系数低、密度小、性价比高的保温材料，如真空隔热板、纳米气凝胶等。
增强保温层厚度：增加保温层厚度可以提高保温效果，但需要注意其对墙体承重能力的影响。
发展可再生能源：结合太阳能、地源热泵等技术，减少对外墙保温体系的能源依赖。
本节将选取两个案例，分析不同措施在实际工程中的应用效果。
案例一：某居住建筑采用聚苯乙烯保温材料，通过增加保温层厚度达到良好的保温效果。
然而，由于聚苯乙烯易燃，存在一定的安全隐患。
该建筑在长期使用后，保温层出现裂缝，导致能源浪费。
案例二：某商业建筑采用纳米气凝胶作为外墙保温材料，取得了较好的节能效果。
同时，该材料具有较高的安全性和耐久性。
然而，纳米气凝胶的生产成本较高，限制了其在广泛推广中的应用。
夏热冬冷地区不同墙体材料节能冬季试验研究
ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ，ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｗｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｎ ｅ ｗ ｅ ｎ ｃ ｌ ｏ — ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗａ ｌ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｌ ａ ｙ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｓ ｉ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ － ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ，ａ ｎ ｄ ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ ａ ｕ ｔ ｏ ｃ ｌ ａ ｖ ｅ ｄ ａ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ｗｏ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ ａ ｕ ｔ ｏ ｃ ｌ ａ ｖ ｅ ｄ ａ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓ ；ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｈ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓ ；ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ａ ｌ
Ｅｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｗａ ｌ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
ｉ ｎ ｗｉ ｎｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｈｏ ｔ ｓ ｕ ｍｍｅ ｒ ａ ｎｄ ｃ ｏ ｌ ｄ ｗｉ ｎｔ ｅ ｒ ｚ ｏ ｎｅ
谈新型墙材制品在不同气候区住宅建筑节能的做法
而 实心粘 土砖 为 ０７Ｗ／ Ｋ ， ． （ １因此 ， ｍ・ 各种 空 心砖 、 多孔
砖 既保 温又 隔热 ， 高 了环境 的舒适 感 。 提 特别 是 以煤矸 石 和粉煤 灰及 其他 工业废 渣物 为 主要原 料 。节 省 了大 量 能源 和土 源 。
ｂ建 筑节 能砌块 。节能建 筑砌块 主要是加气混凝土 ．
选 用节 能建筑材料 的重点 ， 是建筑结构中的外墙 、 门 窗、 屋面。这 里主要讲节 能墙材 的应用 ， 特别是在 不同气 候 区， 利用当地发展的新型墙材 的建筑节能作为重点 。
从 我 国建 筑工 业发 展 的现实水 平 出发 ，可供选 择 的节 能墙材 分述 如下 ：
２１ 外 墙 ．
砌块 、 轻骨料砌块 、 灰空心砌块等 。这些砌块保 温隔 粉煤
热 性能优异 ，如加 气混凝 土导热 系数 只有 ０１ ４ ． ． ３ ５Ｗ／ ２ １ （ ｌ， ｍ・ ） （ 仅为实心粘 土砖 的 １ 左右 ； ， ５ 而且这类 产品生产能
夏热 冬 暖地 区分 区指 标 ：最 冷月 平均 温度 ＞ ０Ｉ。 １ｃ ＝
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谈 新 型 墙 材 制 品 在 不 同 气 候 区 住 宅 建 筑 节 能 的 做 法
何 水 清 （ 州 市新 型 建 材研 究所 ， 苏 徐 江 徐 州 ２ １０ ） ２ ０４
中 图分 类 号 ： ５ ＴＵ ０文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ １ ６ ４ ｛０ ７） － ０ ５ ０ Ａ １０ — ９ ５２０ 们 － ３ — ４ ０
天数 １０ ２ ０ｄ ０ ～ ０ 。这 类地 区包括 ：海南 省 全部 及 广 东 省 、 西壮 族 自治 区北 部 以南地 区 ， 建省 北半部 以南 广 福 地 区 。每年 空调 使用期 为 ５ ９月期 间 ， １０天左右 。 ￣ 约 ５
夏热冬冷地区部分空间供暖模式下邻室传热特性研究
夏热冬冷地区部分空间供暖模式下邻室传热特性研究夏热冬冷地区包含16个省、市、自治区,冬季最冷月平均室外温度由0-10℃不等,冬季室内热环境质量较差,不同于寒冷地区集中供暖模式,该地区的供暖时间与空间均具有不确定性,体现为部分空间、部分时间的运行模式,且该地区用户倾向于自然通风,因而,在该地区现有围护结构下,邻室传热对于供暖效果的影响是否应纳入设计及运行的考量,是否有必要优化其内隔墙结构以减少邻室传热能耗,该地区多样化的供暖方式对于邻室传热量所产生的作用是否相同,这些问题仍值得探讨。
本文首先针对不同供暖末端形式分别进行邻室供暖与不供暖的实验测试,比较不同辐射末端敷设形式下非供暖邻室对本室供暖的室内热环境及耗热量特性的影响;其次,本文针对影响供暖工况下内墙传热特性的因素,从三个方面:内墙自身类型及构造、供暖末端形式、非供暖邻室数量,开展数值模拟研究。
本文研究发现,邻室是否供暖直接影响该内墙的内表面温度及总耗热量,相比于邻室供暖,邻室不供暖时其内隔墙内表面的平均温度降低1.436℃;邻室均不供暖时,本室供暖12h的内围护结构总耗热量占比约为76.04%,围护结构总耗热量随着非供暖邻室数量的增加而增加,围护结构总耗热量最大值相对于最小值的增量为8.633MJ,增加比率为20.75%;内围护结构总耗热量最大值相对于最小值的增量为10.634MJ,增加比率为38.63%。
相对于邻室均供暖的工况,邻室均不供暖且本室供暖12h末室内空间平均降低约1.621℃。
邻室是否供暖在不同辐射供暖方式下对供暖房间的影响程度为:墙壁供暖(盘管)>顶棚供暖(毛细管吊顶敷设)>地板供暖(毛细管&木地板)。
针对影响供暖工况下内墙传热特性的因素,本文研究发现,在夏热冬冷地区部分空间、部分时间的供暖特征下,内墙的热工性能优劣为:同种类型及构造,120mm-240mm内厚度越小的内墙,热工性能越好;同种厚度及构造,不同类型的内墙,传热系数越小、蓄热系数越小的内墙,热工性能越好,即轻质内墙优于重型内墙;同种厚度同种类型,保温层越靠近本室侧墙面越好,而保温层置于外侧的内墙相对于不保温内墙优势不明显。
夏热冬冷地区节能墙体热工性能分析
Ｏ 引 言
风墙体的热阻较不通风墙体可提高 ２８．４％－４３．４％；在南京地区可 提高 １３．７％￣２３．２％；通风墙体在北京地区更适用于中高层民用建
ＰＣＭ砌块的全尺寸房间进行实验，来评估复合相变墙体的全年 适用性。结果发现，ＰＣＭ墙体全年都表现出很出色的热性能；
收稿 日期 ：２０１８－０１—１１；修订 日期 ：２０１８－ ０３—２０ 作者 简介：李维孝 ，男，１９９１年 生，甘肃庆 阳人，硕士 ，主要从事 墙体 方面 的研究 ，Ｅ—ｍａｉｌ：１ｗ＿ｘ＿ｑ＠１６３．ｃｏｒｎ。通 讯作者 ：张源 ，副 教授 ，地 址：江苏省镇江市京 口区学府路 ３０１号 ，Ｅ—ｍａｉｔ：ｓ．ｅ．ｓ．ｊ＠１６３．ｃｏｒｎ
全 国中文核 心期 刊
钎 建
中国利嵌核心期刊
夏燕冬冷地区苇能墙体 热工牲能分析
李维孝 ，张源 ，葛 凤华 ，吴志 伟 ，秦 浩
（江苏大学 能源 与动力工程学院 ，江苏 镇江 ２１２０１３）
摘 要 ：为了在 实际工程 中因地制宜地选择合适的节 能墙体形式 。采用有 限体积法 ，对处 于典型夏热冬冷地 区夏季室外 气象条 件下的空心砌块 、含 ＸＰＳ保温材料砌块 以及含相变材料 （ＰＣＭ）砌块墙体的热工性能及气候适应性进行 了分析 。结果表 明：含 ＸＰＳ砌 块墙体 能减小进入室 内的热流量；含 ＰＣＭ 砌块墙体 的非稳态热工性能显著优于空心砌块墙体和含 ＸＰＳ砌块墙体，且当 ＰＣＭ 处于空
性能较差，难以满足现行标准规范的要求。为提高建筑的节能 墙体的要求，热阻才能基本满足节能需求。Ｚｈａｎｇ等 ｆ究发现，
新型墙材制品在不同气候区建筑节能的应用(七)
小 的 ， 且具 有 １ ｏ １ ｏ １０ ９ 、５等一 系 列完 整 并 ９ 、４ 、２ 、０ ７
的模 数 ， 能够 提供更 大 的建筑使 用空 间 。
⑥ 页岩空 心砖
有 利 于 改善 室 内环 境 ；与 粘 土实 心 砖 容 重 相 差 无
几 ， 建 筑节 能 及 综 合 经 济 效 果 不 明 显 ； 品吸 水 其 产 率大 ， 易产 生干缩 空鼓 、 裂缝 等 。
砖 。这里侧 重介 绍蒸 压加气 混凝 土砌 块在湿 热地 区
的应用 。
③ 轻集料 混凝 土墙板
主要 特 点 ： 重量 轻 ， 震性 能好 ， 抗 能减 少 建 筑物 基础 、 结构 的 尺寸 与 配筋 ， 低结 构 工程 造价 ， 加 降 增
ａ材料 的选择 和存 放 ． 其 一 ， 用加 气 混凝 土砌 块 的干 燥 收缩 值 要求 所 不 大 于 ｏ５ ／ ． ｍｍ ｍ，出釜后须 保证 有 ２ ｄ的养护期 才 ８ 能上 墙 砌筑 。 由于通 常 加气 混 凝 土 砌块 出釜 ５ ７ ～ｄ
建 筑 物使 用面 积 ； 热系 数 低 ， 温 隔热 性 能好 ， 导 保 强
度 稳定 ， 防水 防潮 ， 隔声 ， 耐久 性好 ， 耐热 、 耐火 性 能
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研 与 科 技 纵 横 弗讨
３… ｃ ＩＩ ｌ６ ｃ ［ Ｉ ｌ ００ ｙ ｃ
主要 用 于非 承重 内隔墙 ， 防水 防潮要 求 较 高 的厨 对 房 、 生间， 卫 内隔墙 尤其 适用 。
④ 粉煤 灰烧 结多 孔 （ 心 ） 空 砖
主要 特点 ： 自重 轻 ， 震 性 能好 ， 够 减少 建 筑 抗 能 物基础 、 结构 的尺寸 与 配筋 ， 低结 构 工程 造价 ； 降 砌 筑 时 砂浆 用 量小 ． 效 高 ， 约砌 筑费 用 ， 工 节 减少 施 工 工 期 ； 用 于一 般工 业 与 民用建 筑 的 承重墙 与 非 承 适
曾静-夏热冬冷地区各种墙体节能技术的适应性分析
夏热冬冷地区各种墙体节能技术的适应性分析曾静, 金坚强（衢州学院，浙江衢州 324000）摘要：在建设低碳建筑,走低碳发展之路的大环境下。
针对夏热冬冷地区突出的夏季炎热、冬季湿冷气候特点，分析了本地区建筑节能的特点。
对各类外墙保温系统的实际应用情况，从政策上、节能效果、高层建筑安全性、使用年限、建筑质量通病等各个方面进行阐述分析。
提出针对不同气候条件的地区，外墙节能技术也应各有针对性。
关键词：墙体节能、夏热冬冷地区、外墙自保温系统随着世界环境急剧恶化，能源形势的日益严峻，节能减排成为各国可持续发展的必由之路。
作为占终端能耗重要组成部分的建筑业，建筑节能显得极为重要。
而通过围护结构主体的外墙散失的热量占了整个建筑物热损失的25%左右，显然，提高外墙的热工性能，减少通过外墙的热损失的墙体节能是建筑节能的重要实现方式。
1夏热冬冷地区气候特点建筑热工设计分区是我国建筑节能工作开展的重要依据，根据累年最冷月（1月）与最热月（7月）的平均温度作为分区的主要指标，根据累年日平均温度≤5℃和≥25℃的天数作为辅助指标，我国划分为严寒、寒冷、夏热冬冷、温和、夏热冬暖五个热工区。
夏热冬冷地区是指长江流域及其周围地区，涉及16个省、自治区、直辖市。
2夏热冬冷地区建筑节能的特点夏热冬冷地区突出的气候特点是夏季炎热、冬季湿冷。
这一地区的建筑热传递过程为外综合温度作用下的一种非稳态传热。
夏季高温期，建筑室内温度超过30℃，甚至达到36-39℃，超过夏季室内舒适温度标准上限的28℃；白天外围护结构在太阳辐射下加热升温并向室内传递热量，夜晚外围护结构向外散热，于是存在围护结构内、外表面日夜交替变化方向的传热的过程。
冬季室内温度平均约为8.5℃，也低于冬季室内舒适温度标准下限的12℃，冬季主要存在外围护结构向室外传递热量的热传递过程。
随着社会经济的发展，人们对居住环境舒适度的要求越来越高，该地区的居民越来越多地采取措施，自行解决住宅冬夏季的室内热环境问题，夏季空调冬季采暖日益普及，据有关资料预测，若不采取有效的节能措施，未来中国夏热冬冷地区的住宅为了达到热舒适要求，全年耗电量为２２４０亿ｋｗｈ，是约３座三峡电站的年发电量。
建筑外墙材料的冬夏变温性能研究
建筑外墙材料的冬夏变温性能研究在现代建筑设计中，外墙材料的选择和性能对建筑的能耗和舒适度有着重要影响。
特别是在冬夏季节交替的气候条件下，建筑外墙材料的冬夏变温性能成为了研究的焦点之一。
本文将从材料的选择、热阻性能和透气性等方面探讨建筑外墙材料的冬夏变温性能，以期为建筑设计和能源节约提供一定的借鉴。
首先，建筑外墙材料的选择是影响冬夏变温性能的关键。
目前市场上常见的外墙材料包括砖、预制混凝土板、金属板、玻璃幕墙等。
这些材料的热传导性能各不相同，导致它们在冬夏季节的热传递效果亦不尽相同。
例如，金属板和玻璃幕墙由于导热系数较高，容易导致室内温度的快速变化，而砖和预制混凝土板具有较好的热阻性能，能够有效隔热。
因此，在选择建筑外墙材料时需要综合考虑材料的热传导性能和建筑的功能需求。
其次，热阻性能是影响建筑外墙材料冬夏变温性能的重要因素。
热阻是指材料对热流的阻碍程度，用以衡量材料的隔热性能。
在冬季，高热阻材料能够有效阻止室内热量向外传递，减少能源损失。
而在夏季，高热阻材料则可以防止外部高温对室内的影响，提高室内的舒适度。
因此，选择具有较高热阻性能的外墙材料，如保温板等，有助于减少冬夏季节的温度变化。
此外，建筑外墙材料的透气性能对冬夏变温性能也有一定影响。
透气性是指材料对空气和水分的渗透和调节能力。
适当的透气性能可以实现建筑内外空气的交换和湿度的调节，从而提高室内空气质量，保证建筑结构的稳定性。
同时，透气性也可以避免外墙蓄热过多，减轻夏季的热负荷。
因此，在选择外墙材料时，需要考虑到适当的透气性能，以保持室内外的温湿度环境平衡。
除了以上几个方面，外墙材料的颜色和表面处理也会对冬夏变温性能产生影响。
研究表明，较亮的外墙颜色能够反射太阳辐射，减少外墙表面的温度上升，从而降低室内温度。
而表面的处理方式也会影响外墙对太阳辐射的吸收和反射。
例如，在夏季使用可以反射阳光的涂料或材料，能够有效降低建筑的热负荷，提高室内的舒适度。
夏热冬冷地区居住建筑墙体保温节能特性研究
夏热冬冷地区居住建筑墙体保温节能特性研究一、本文概述随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的提高，建筑节能已成为当前建筑行业的重要议题。
特别是在夏热冬冷地区，由于其独特的气候特点，即夏季高温炎热，冬季寒冷潮湿，对建筑的保温隔热性能提出了更高的要求。
本研究旨在探讨夏热冬冷地区居住建筑墙体的保温节能特性，以期为该地区建筑节能设计提供科学依据和技术支持。
本文首先对夏热冬冷地区的气候特征进行了详细分析，明确了该地区建筑保温隔热的重要性。
接着，本文系统地回顾了国内外墙体保温材料的研究进展，对比了不同材料的保温性能、耐久性、经济性等关键指标。
在此基础上，本文重点研究了几种适用于夏热冬冷地区的墙体保温材料和施工工艺，包括传统材料和新型环保材料，并对它们的性能进行了实验测试和评估。
本文还探讨了墙体保温设计对建筑能耗、室内环境质量以及建筑经济性的影响，通过案例分析和模拟计算，验证了优化墙体保温措施对提高建筑能效的显著效果。
本文提出了针对夏热冬冷地区居住建筑墙体保温节能的设计建议和实施策略，旨在促进该地区建筑节能技术的发展和应用。
通过对夏热冬冷地区居住建筑墙体保温节能特性的深入研究，本文不仅为相关领域的科研人员和工程技术人员提供了宝贵的参考，也为政策制定者和建筑业主提供了实用的指导，有助于推动建筑行业向着更加绿色、节能的方向发展。
二、夏热冬冷地区的气候特点及其对居住建筑的影响夏热冬冷地区，位于我国中部过渡地带，其独特的气候特征表现为四季分明，冬季湿冷而夏季炎热，春秋两季温差大，具有显著的大陆性季风气候特点。
这一区域大致分布于陇海线以南至南岭以北，涵盖了长江流域的部分省份和地区，如湖北、湖南、江西、安徽、江苏等省的部分区域以及四川盆地东部等地。
夏热冬冷地区的气候特点对居住建筑提出了特殊的设计挑战。
在夏季，强烈的太阳辐射导致外围护结构尤其是墙体受到高温炙烤，如果不采取有效的隔热和遮阳措施，会导致室内温度过高，增加空调负荷，从而加大能源消耗。
夹芯墙在夏热冬冷地区的推广
文章编号：1009-6825（2012）33-0211-02夹芯墙在夏热冬冷地区的推广研究收稿日期：2012-09-12作者简介：唐响亮（1984-），男，硕士，助教；邓智（1986-），男，硕士唐响亮1邓智2（1．湖南文理学院土木建筑工程学院，湖南常德415000；2．远大住宅工业有限公司，湖南长沙410000）摘要：试验测定了夹芯墙体的传热系数，将试验结果与夏热冬冷地区的节能标准进行了对比，研究了夹芯墙体热工性能的改善措施，分析了夹芯墙传热系数的影响因素，为夹芯墙体在夏热冬冷地区的研究和推广提供了参考。
关键词：夹芯墙，夏热冬冷地区，传热系数中图分类号：TU761．12文献标识码：A我国是一个能源消耗大国，而在能源消耗中，建筑耗能占了相当大的比例。
根据相关数据［1］，我国建筑行业每年平均以20亿m 2左右的速度发展，真正达到节能标准的还不到5%，其余95%以上都是高耗能建筑，在既有的建筑当中，95%以上都是高能耗建筑。
建筑业的耗能量，已经占到全社会终端耗能量的27%。
为了我国的可持续发展，建筑节能势在必行。
夏热冬冷地区共涉及16个省、自治区、直辖市，约5．5亿人口，国民生产总值约占全国的48%。
该地区气候的显著特点是夏季湿热、冬季干冷、昼夜温差小、年降水量大、日照偏小，该地区最冷月平均温度0ħ 10ħ，最热月平均温度25ħ 35ħ［2］。
为了满足舒适性要求，该地区房屋一年中至少有8个月以上要进行采暖降温处理，为此而消耗掉大量能源。
节能建筑根据墙体施工工艺的不同，可以分为：内保温节能，夹芯墙保温（复合墙体保温）节能，外保温节能。
三种保温形式各有优缺点，综合效果最好的是外保温节能，夹芯墙保温（复合墙体保温）节能次之，内保温最差。
但外保温节能最大的缺点就是成本高，耐久性差，而内保温效果又较差，我国现阶段对夹芯墙的研究较少，且主要集中于北方寒冷地区，在南方夏热冬冷地区的不多。
为了满足我国节能减排要求和建筑节能标准，同时结合夹芯保温节能墙体的特点和在该地区研究的空白，在夏热冬冷地区进行夹芯保温节能墙体的研究有着重要意义。
187夏热冬暖地区建筑墙体湿传递的初步探讨
夏热冬暖地区建筑墙体湿传递的初步探讨广州市设计院/广州大学常先问冀兆良陈伟青摘要：本文结合对目前建筑墙体湿传递研究现状的分析，探讨了夏热冬暖地区墙体湿传递引发的建筑结构、室内热舒适性以及空气品质和能耗问题，并针对该地区存在的问题提出了应对策略和研究方向。
关键词：湿传递；建筑能耗；夏热冬暖地区；多孔建筑材料Study on moisture transfer of building walls in hot summer andwarm winter zoneCHANG Xian-wen, JI Zhao-liang, CHEN Wei-qing(Guangzhou Design Institute/ Guangzhou University)Abstract：The paper fistly makes analysis on the study condition of building walls moisture transfer, then discusses the problems of building structure, indoor thermal comfort and air quality and building energy consumption in hot summer and warm winter zone, which are caused by moisture transfer of building walls. Finally, some measures and strategies are provided to solve the corresponding problems in this zone.Key words：moisture transfer；buildings energy consumption；hot summer and warm winter zone；porous building materials湿度在建筑结构设计中一直都是一个比较棘手的因素，所以长期以来人们都没有能够充分地考虑湿度对建筑结构以及建筑能耗的影响。
新型墙体传热特性研究的开题报告
新型墙体传热特性研究的开题报告一、选题背景和意义墙体是房屋的基本组成部分，是隔离内外环境的重要保障。
众所周知，墙体的隔热性能对房屋的能耗和舒适度有着至关重要的影响。
传统的墙体隔热材料如聚苯板、岩棉等材料已经得到了广泛的应用，但是面对着越来越严格的能耗标准和环保要求，这些材料的隔热性能已经不能满足需求。
近年来，新型墙体材料如相变材料、纳米气凝胶等新材料的出现为提高墙体的隔热性能提供了新的思路。
在实际应用过程中，需要对新型墙体的热传导特性进行研究，通过对新型墙体材料的热传导特性进行分析，为墙体材料的选取提供科学可靠的依据，同时也为墙体隔热性能的提高奠定了基础。
二、研究目的和内容1. 确定研究对象：本研究将重点对新型墙体材料进行研究，对比分析相变材料、纳米气凝胶等材料与传统隔热材料的热传导特性。
2. 确定研究方法：使用热物理实验设备，通过测量新型墙体材料的热导率、热阻值等参数，并与传统隔热材料进行对比分析，探究新型墙体材料的热传导特性。
3. 确定研究内容：分别从相变材料、纳米气凝胶等材料的热传导机理、热传导率与温度关系、热阻值等方面进行研究，并建立新型墙体材料热传导特性的数学模型，在此基础上对新型墙体材料进行评价。
三、研究进度安排1. 第一阶段：文献调研和数据采集，确定研究对象，并了解相关的热传导理论和方法。
预计时间：一个月。
2. 第二阶段：热物理实验，使用热物理实验设备，对多种新型墙体材料的热传导特性进行测试，并与传统隔热材料进行对比。
预计时间：两个月。
3. 第三阶段：数据分析和建模，利用研究数据，构建新型墙体材料的热传导数学模型，并对新型墙体材料进行评价。
预计时间：两个月。
四、预期成果本研究旨在研究新型墙体材料的热传导特性，并以此为基础，探讨新型墙体材料在墙体隔热方面的应用前景。
研究成果包括：1. 研究报告：对新型墙体材料的热传导特性进行详细论述，探究相变材料、纳米气凝胶等新型材料的热传导机理、热传导率与温度关系、热阻值等参数，并建立数学模型，为后续墙体隔热材料的研究提供科学依据。
夏热冬冷地区双层相变材料墙体热工性能分析
夏热冬冷地区双层相变材料墙体热工性能分析张源;吴志伟;葛凤华;李维孝【摘要】针对在建筑围护结构中使用单一相变材料(phase change material,PCM)不能满足全年节能和舒适度要求的问题,提出将两种不同相变温度的PCM同时填入到多层平壁墙体中,构成双层PCM墙体.采用显热容法对PCM的传热过程进行分析,对数学模型采用有限差分法离散,利用MATLAB软件编程对多种不同结构的双层PCM墙体在典型夏热冬冷地区气候条件下热工性能进行了计算分析.通过衰减倍数,先探索理论上的PCM最佳相变温区,再从实际建筑围护结构使用的PCM中选取热物性参数与理论上最佳值最接近的PCM,将该PCM墙体热工性能与理想的PCM 墙体热工性能相比较,结果相差不大.研究表明:两种PCM层位于墙体中间位置时,衰减倍数最大,建筑围护结构内表面温度最稳定,低相变温度PCM在冬季的利用率和高相变温度PCM在夏季的利用率均为0～100％,能够使墙体保持较高的热工性能.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】7页(P465-471)【关键词】双层PCM;夏热冬冷地区;建筑围护结构;衰减倍数;PCM利用率【作者】张源;吴志伟;葛凤华;李维孝【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TU52随着人们对建筑空间热舒适性的要求越来越高,节能理念与舒适室内环境之间的冲突也日趋尖锐.据调查显示,目前我国建筑能耗约占能源消耗总量的24%,采暖空调能耗高达建筑能耗的50%[1].由于相变材料(PCM)具有高蓄能密度特性,将PCM制成PCM板贴附于建筑外墙表面,降低建筑运行能耗,减少室内温度波动,提高室内热舒适性.因而PCM墙体技术逐渐成为目前的研究热点,受到国内外研究者的关注.A.D. GRACIA等[2]提出了一种新型的通风幕墙,在其空气通道里封装有PCM,试验证明:在大陆性地中海气候的夏季,该种通风幕墙在减少制冷能耗上有一定的潜力.A. REAL等[3]将PCM应用在热泵机组中,研究表明:PCM在夜间利用室外低温蓄冷,为白天热泵机组运行时在冷凝器侧提供了充足的冷量,有效提高了热泵机组的制冷系数.ZHU N.等[4]对含双层定型相变材料(SSPCM)墙体在夏热冬冷地区办公建筑物中的应用效果进行了研究,研究表明:夏季和冬季工况下在室内装设变频空调系统,含SSPCM墙体房间比参照房间的运行能耗分别低6.4%和17.8%.D. DAVID等[5]研究了含PCM墙体表面的自然对流热传递,发现PCM完全处于固体或液体形态时壁面和空气之间的温差与通过墙体的热流量是一个常数,在相变过程中,墙体内壁面温度处于一个缓慢下降的过程,但温度降低过程却是无法预知的.JIN X.等[6]对PCM 层在围护结构中的理想位置进行了模拟和试验,结果表明:当相变层厚度、相变潜热和相变温度增加时,相变层理想位置向墙体外表面移动;当墙体内表面温度增加时,理想位置向墙体内表面移动.柴国荣[7]分析不同厚度、相变温度组合情况下PCM墙体的节能效果,指出PCM厚度的增加更能降低室内热负荷,而相变温度的小幅度变化对节能效果影响不大.黄璟瑜[8]研究了PCM应用于夏季不同气候区建筑物的适宜性,将PCM贴附于各个朝向墙体的内侧,结果表明:最优相变中值温度稍高于或等于相变材料应用时段平均室内温度时,相变潜热最大.既有研究结果表明:适当条件下,双层PCM墙体能够在冬夏季都起到节能作用.但此前研究的单一结构的PCM墙体房间在夏季节能效果都不理想,不能满足全年气候变化需求[9].因此,研究双层PCM 墙体结构改善冬夏季的节能效果具有重要意义.为此,采用显热容法对PCM的传热过程进行分析,对数学模型采用有限差分法离散,利用MATLAB软件编程结果对不同结构双层PCM墙体的节能潜力进行分析,研究在冬夏季综合节能效果最佳的双层PCM墙体结构和规律.1 数学模型1.1 假设采用显热容法对PCM的传热过程进行分析.为建立PCM墙体的传热模型,笔者采用如下假设: ① 墙体各层材料均为各向同性介质; ② 通过墙体的传热过程是一维的;③ 除了相变过程中PCM的热容发生变化,其他热物性参数均为常数; ④忽略PCM 层相变时的对流传热; ⑤ 忽略墙体各层材料接触面的接触热阻.假定PCM发生相变时是在一个小的温度范围内,在这个狭小的温度范围内,PCM有着一个数值较大的等效比热容:(1)式中:c为比热容,J·(kg·K)-1;q为潜热,kJ·kg-1;Δt为温度变化,℃;cs表示液态或固态时的显热,J·(kg·K)-1.1.2 控制方程墙体传热的控制方程为(2)式中:ρ为密度,kg·m-3;t为温度,℃;τ为时间,h;λ为导热系数,W·(m·K)-1;x为厚度方向上的坐标,m.1.3 初始条件和边界条件1) 初始条件.初始温度为t(x,τ)τ=0 j=t0，(3)式中:t(x,τ)为τ时刻x坐标上的温度值,℃;t0为初始时刻的温度值,℃.2) 边界条件.左右表面的边界条件如下:当x=0 时,x=0)+Qrad,amb;(4)当x=L时,x=L-tint)+Qrad,int,(5)式中:L为墙体厚度;h为对流换热系数,W·(m2·K)-1;Qrad,int为辐射得热,W·m-2;夏季时hint=8.7 W·(m2·K)-1,hamb=19 W·(m2·K)-1;冬季时hi nt=8.7 W·(m2·K)-1,hamb=23 W·(m2·K)-1;tint,tamb分别为室内空气温度和室外空气综合温度[10],夏季和冬季的tint分别为26,18 ℃.室外空气综合温度为tamb=f(τ).(6)以南京地区冬夏季室外空气综合温度作为代表,绘制冬夏季室外空气综合温度随时间变化曲线，如图1所示.图1 冬夏季室外空气综合温度变化曲线1.4 数学模型的试验验证试验中使用的PCM为癸酸.它是一种脂肪酸,具有无毒、无腐蚀性;同时,其相变潜热较大,相变温度接近于室内设计温度.PCM (癸酸)试件的热物性参数见表1.表1 PCM试件的热物性参数物理状态密度/(kg·m-3)比热容/(J·(kg·K)-1)潜热/(J·kg-1)导热系数/(W·(m·K)-1)液态 8862 919138 0400.152固态1 0042 919150 9700.152该验证试验方法称为变温热箱法.图2为预制PCM试件的剖面图.图2中各插槽之间沿厚度方向相距12 mm.预制PCM试件是方形板,用于容纳PCM外壳的尺寸为20.0 cm×20.0 cm×6.6 cm(宽×高×厚).外壳材料选用紫铜板,由于紫铜的导热系数远远大于PCM以及EPS的导热系数,可以忽略铜板的存在而增加的热阻,认为铜板的存在(在有限的厚度内)不影响试验结果准确性.由此假设铜板不存在,于是PCM试件厚度可以看作60 mm.将各铜板分别插入EPS插槽内.插槽为3条边,每片铜板下及其左、右3条边均插入EPS内.这样就可以得到沿厚度方向每隔12 mm处的温度.各热电偶的线均沿板表面用铝箔胶带粘贴,从板的上边缘导出通过控制热箱的加热功率,使得PCM试件的热端处于非稳态热边界条件下.PCM试件的热端空气被加热到47 ℃,并维持一段时间后,热箱停止加热,将热箱与绝热板分开,这样PCM试件热端空气立刻被冷却至室温.PCM试件冷端边界条件由冷箱控制,为稳态边界条件,空气温度为18 ℃,相似于实验室温度.试验设计温度根据PCM试件的相变温度而定,相变温度应处于PCM试件冷、热端空气的温差变化范围内.待PCM完全凝固后,完成一个循环,试验结束[11].图2 预制PCM试件剖面图笔者采用显热容法对PCM的传热过程进行分析,对数学模型采用有限差分法离散,用MATLAB软件编程对多种不同结构的双层PCM墙体在某典型夏热冬冷地区气候条件下进行计算分析.分别通过试验和计算得到PCM不同厚度处温度变化.图3为PCM试件温度变化的试验值与模拟值.图3 PCM试件温度变化试验值与模拟值计算所得与试验所得的温度曲线的标准误差由式(7)算得.最大绝对误差由式(8)算得.即(7)σ′=max(|t1-tstd,1|,|t2-tstd,2|，…，|tn-tstd,n|),(8)式中:σ表示温度标准误差,℃;σ′表示最大绝对误差,℃;n表示数据量,个;ti表示第i个温度值,℃;tnom,i表示第i个标准温度值,℃.温度标准误差反映了温度模拟值与试验值在总体上的偏离量.表2为温度计算值与试验值的标准误差和最大绝对误差.表2中温度标准误差均小于1.5 ℃,总体上计算值与试验值吻合较好,可以满足对PCM瞬态非线性传热问题工程计算的精度要求[12].表2 不同位置处的的温度标准误差和最大绝对误差℃参数厚度位置/mm12243648最大绝对误差1.922.853.061.92温度标准误差0.771.281.300.89 2 物理模型图4为典型墙体的结构示意图.基础墙体每一层的热物性参数见表3.模拟采用的两种PCM的厚度相变温度较低的PCM(PCM1)和相变温度较高的PCM(PCM2)的厚度均为0.02 m,两种PCM的相变潜热为100 000 J·kg-1,比热容为2 919 J·(kg·K)-1,导热系数为0.152 W·(m·K)-1,密度为1 004 kg·m-3.图4 典型墙体结构示意图(mm)表3 基础墙体各层材料的热物性参数材料厚度/mm比热容/(J·(kg·K)-1)导热系数/(W·(m·K)-1)密度/(kg·m-3)水泥砂浆201 0500.931 800绝热层2014000.04200混凝土1008002.102 400石灰砂浆201 0500.811 600图4中a,b,c,d,e,f表示PCM可插入的位置,从中选择两处分别插入PCM1和PCM2各一层.PCM1相变温度较低,在冬季发生相变,降低室内散热量;PCM2相变温度较高,在夏季发生相变,降低室内得热量.第1层水泥砂浆和第6层石灰砂浆位置固定,在其余位置摆放两种PCM,形成一个具有双层PCM的墙体结构.由于摆放位置不同,墙体的衰减倍数和PCM利用率也不同.使用MATLAB程序得到两种PCM不同位置下内表面温度,根据温度可以得知当前位置下的衰减倍数和PCM利用率.衰减倍数是室外空气综合温度波幅与围护结构内表面温度波幅的比值,衰减倍数越大,围护结构内表面温度越稳定.PCM利用率的计算方法如下.1) PCM熔化过程利用率.对于含有PCM的围护结构,在以24 h为一个周期的周期性外扰作用下,围护结构内部的PCM在温度上升后发生熔化的质量占PCM总质量的百分比称为PCM熔化利用率(ηr),用以表征PCM在熔化时发挥效力的程度,即(9)式中:tmax为平衡状态下温度最大值;tm为相变温区的中心温度;ε是相变温区宽度的一半.2) PCM凝固过程利用率.对于含有PCM的围护结构,在以24 h为一个周期的周期性外扰作用下,围护结构内部的PCM在温度下降后发生凝固的质量占PCM总质量的百分比称为PCM凝固利用率(ηn),用以表征PCM在凝固时发挥效力的程度,即(10)式中:tmin为平衡状态下温度最小值.3 分析与讨论3.1 最佳相变温区和衰减倍数由于摆放位置不同,PCM起到的夏季隔热、冬季采暖的效果也不同.当PCM相变温区不同时,PCM起到的作用也不同,因此尝试改变PCM的相变温区,使各位置下衰减倍数最大,该温区即为该摆放位置下的最佳相变温区.各摆放位置下(即各组合下)的最佳相变温区见表4.图5为PCM1和PCM2不同摆放位置下墙体的衰减倍数曲线.由图5可知:在夏季,组合8,11和12衰减倍数大,室内温度比较稳定;组合4,7和10衰减倍数小,室内温度的起伏比较大.在冬季,组合5,6和8衰减倍数大,室内温度比较稳定;组合1,2和3衰减倍数小,室内温度的起伏比较大.因此,当PCM1和PCM2插在墙体中间位置时,室内温度的起伏不大,所以衰减倍数最大.表4 各位置最佳相变温区组合编号PCM所在位置PCM1PCM2夏季最佳相变温区/℃冬季最佳相变温区/℃1ab31～338～102ac27～298～103ae27～298～104ba32～349～115cd27～2913～156ce27～2913～157ca32～3414～168dc28～3014～169ef27～2915～1710fa32～3415～1711fc28～3015～1712fe28～3015～17图5 不同摆放位置下墙体的衰减倍数曲线3.2 熔化利用率和凝固利用率由于PCM层存在一定厚度,仅从一个位置去分析利用率会存在一定的误差.因此,从PCM层的左边界、中间位置和右边界这3个位置(即下文的PCM左、PCM中和PCM右)分析其利用率.3.2.1 夏季PCM2在夏季,由于PCM1相变温区较低,所以PCM1一直处于液态,因此,PCM1的熔化利用率(ηr)远大于100%,凝固利用率(ηn)远小于0.当ηr>100%时,PCM所处位置的温度大于其相变温区上限,此时尽管PCM发挥了其熔化时的蓄热作用,但由于温度大于其相变温区上限,使得高于温度上限后的PCM不能继续起到蓄热作用,这削弱了PCM的蓄热作用.当ηn<0时,表示PCM所处位置的温度高于其相变温区上限,此时PCM不发生凝固,没有发挥凝固的蓄冷作用.图6为夏季PCM2的熔化利用率和凝固利用率.组合4,7和10的PCM2的ηr>100%,表明PCM2所处位置的温度大于PCM2相变温区上限,PCM2不能继续起到蓄热的作用.PCM2层左表面的ηn>100%,表明PCM2所在位置的温度小于其相变温区下限,尽管PCM2发挥了其凝固时的蓄热作用,但由于温度小于其凝固温区下限,使得低于温度下限后的PCM2不能继续起到蓄冷的作用,这削弱了PCM的蓄冷作用.随厚度增加，ηn呈先减少后增大的趋势,这是由于普通材料处温度波动大,PCM处温度波动小.PCM2层中间位置和右表面的ηn在100%附近,此时PCM2不能发挥明显的蓄热或蓄冷作用.所以这3种位置的衰减倍数都很小.图6 夏季PCM2的利用率曲线组合8,11和12的最佳相变温度为28～30 ℃.3种组合下,PCM2的利用率大部分位于0～100%.当0≤ηr≤100%时,PCM2所在处温度处于其相变温区内,此时PCM2在不同程度上发挥了其熔化时的蓄热作用.当0≤ηn≤100%时,PCM2所在处温度处于其凝固温区内,PCM2在不同程度上发挥了其凝固时的蓄冷作用.可以看出,组合11与8的PCM2的利用率很接近,所以两种位置下衰减倍数相差不大.3种位置下PCM还可以继续发生熔化或凝固,所以他们的衰减倍数大,保温效果更好. 3.2.2 冬季PCM1在冬季,由于PCM2相变温度较高,所以PCM2一直处于固态,因此ηr远小于0,ηn 远大于100%.当ηr<0时,表示PCM所在处温度没有达到其相变温区下限,此时PCM不发生熔化,没有发挥熔化的蓄热作用;当ηn>100%时,表示PCM所在处温度小于其相变温区下限,此时PCM 发挥了其凝固时的蓄热作用,但由于所在处温度小于其相变温区的下限,使得低于相变温度下限后的PCM不能继续起到蓄冷作用. 图7为PCM1在冬季的熔化利用率和凝固利用率曲线.组合1,2和3这3种位置衰减倍数都很小,分别为46.92,50.51和50.59.这3种位置的PCM1的ηr>100%,PCM1早已熔化,并一直处于液态,不能继续起到蓄热作用.ηn>100%,PCM1所在处温度小于其凝固温区下限,此时PCM1发挥了其凝固时的蓄热作用,但随后PCM1一直处于固态,使得低于温度下限后的PCM1不能继续起到蓄冷作用,蓄冷效果不理想.图7 冬季PCM1的利用率曲线组合5和6中,PCM1最佳相变温度为13～15 ℃,组合8的PCM1最佳相变温度为14～16 ℃.3种位置PCM1的利用率大多为0～100%.当0≤ηr≤100%时,PCM1在不同程度上发挥了其熔化时的蓄热作用.当0≤ηn≤100%时,PCM1在不同程度上发挥了其凝固时的蓄冷作用.可见,3种位置的PCM1的利用率很接近,所以3种位置的衰减倍数相差不大.综合考虑冬夏两季,当两种PCM位于墙体中间，且PCM1靠近室内时,如组合8,墙体热性能最好.理论上,PCM1最佳相变温区为14～16 ℃,PCM2最佳相变温区为28～30 ℃.从现有的PCM中选取与理论上最佳参数最接近的PCM[13],对PCM进行热性能分析.夏季选取的PCM2为癸酸,冬季选取的PCM1为辛酸,将两种酸的实际参数代入计算式，得到墙体衰减倍数,夏季为164.22(理论最佳值为209.82),冬季为123.33(理论最佳值为152.63),实际计算值与理论值相差不大.4 结论1) 采用显热容法对节能墙体的热工性能进行计算,所得结果与试验值之间的温度标准误差小于1.5 ℃,满足工程计算对精度的要求.2) 在夏季室外空气综合温度下,相变温度较低的PCM(PCM1)一直处于液态,只有相变温度较高的PCM(PCM2)发挥作用.当PCM2的熔化利用率大于100%时,熔化利用率越小,热工性能越好,但由于PCM2早已熔化,因此PCM2发挥的蓄热作用不理想.当熔化利用率为0～100%时,PCM2所在处温度处于其相变温区内,此时PCM2在不同程度上发挥了其熔化时的蓄热作用.3) 在冬季室外空气综合温度下,PCM2一直处于固态,只有PCM1发挥作用.当PCM1凝固利用率大于100%时,凝固利用率越小,热工性能越好,但由于PCM1早已凝固,因此PCM1发挥的蓄冷作用不理想.当凝固利用率为0～100%时,PCM1所在处温度处于其凝固温区内,此时PCM1在不同程度上发挥了其凝固时的蓄冷作用.4) 当PCM1与PCM2位于墙体中间，且PCM1摆放位置靠近室内时,PCM1在冬季的凝固利用率和PCM2在夏季的熔化利用率为0～100%,两种材料还可以继续发生熔化或凝固,因此这是两种PCM在墙体中的最佳摆放位置.5) 夏季选取的PCM2为癸酸,衰减倍数为164.22;冬季选取PCM1为辛酸,衰减倍数为123.33.而理论上夏季最佳衰减倍数为209.82,冬季为152.63,计算值与理论值相差不大.参考文献(References)【相关文献】[ 1 ] 赵东来，胡春雨，柏德胜,等我国建筑节能技术现状与发展趋势[J].建筑节能, 2015,43(3):116-121.ZHAO D L, HU C Y, BAI D S, et al. Building energy conservation technology status and development trend in China[J]. Building Energy Conservation, 2015, 43(3): 116-121. (in Chinese)[ 2 ] GRACIA A D, NAVARRO L, CASTELL A, et al. Thermal analysis of a ventilated facade with PCM for cooling applications[J]. Energy and Buildings, 2013, 65:508-515.[ 3 ] REAL A, GARCA V, DOMENECH L, et al. Improvement of a heat pump based HVAC system with PCM thermal storage for cold accumulation and heat dissipation[J]. Energy and Buildings, 2014, 83:108-116.[ 4 ] ZHU N, LIU P P, LIU F L, et al. Energy performance of double shape-stabilized phase change materials wallboards in office building[J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 105:180-188.[ 5 ] DAVID D, KUZNIK F, ROUX J J. Experimental investigation of natural convection near a wall containing phase change material[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2016, 104:281-291.[ 6 ] JIN X, MEDINA M A, ZHANG X. Numerical analysis for the optimal location of a thin PCM layer in frame walls[J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 103:1057-1063.[ 7 ] 柴国荣. 外贴式相变材料墙体节能效果分析[J]. 砖瓦, 2015(1): 9-12.CHAI G R. Analysis of the energy saving phase change material stuck on outer surface of wall[J].Brick-Tile, 2015(1):9-12. (in Chinese)[ 8 ] 黄璟瑜. 夏季相变蓄能建筑热特性及气候适宜性研究[D]. 天津: 天津大学, 2013.[ 9 ] MENG E, YU H, ZHAN G Y, et al. Experimental and numerical study of the thermal performance of a new type of phase change material room[J]. Energy Conversion and Management, 2013, 74(10): 386-394.[10] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 民用建筑热工设计规范:GB50176—2016[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.[11] ZHANG Y, DU K, MEDINA M A, et al. An experimental method for validating transient heat transfer ma-thematical models used for phase change materials (PCMs) calculations[J]. Phase Transitions, 2014, 87(6): 541-558.[12] ZHANG Y, DU K, HE J P, et al. Impact factors analysis of the enthalpy method and the effective heat capacity method on the transient non-linear heat transfer in phase change materials(PCMs)[J]. Numerical Heat Transfer(Part A:Applications), 2014, 65(1): 66-83. [13] CABEZA L F, CASTELL A, BARRENECHE C, et al. Materials used as PCM in thermal energy storage in buildings: a review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, 15(3):1675-1695.。
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墙体作 为建 筑外 围护结构 的主体 ， 热工性能将 其 直接影 响整个建筑的节能效果 。新型墙体材料是相对
于传统 的墙体材料——烧结实心粘 土砖而言 的 ， 具有 节土、 节能 、 利废的优 点。我 国夏热冬冷地区与寒冷地
进行理论和实验研究 。
１ 新型墙体材料传热计算
根据文献 ［～ ］ １３中各项参 数计算方法 ， 对新 型墙 体 材 料蒸压加气混凝土 砌块墙体 、 普通混凝 土小型空 心
体材料进行冬季保温测试 ， 出夏热冬冷地区 围护结 构热工性能与室 内外相对湿度差值有关 。 得
关键 词 ： 夏热冬冷地 区 新 型墙体材料 保温 隔热
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第３ ０卷 第 ６期
２１年 １ ０１ ２月
建 筑 热 能 通 风 空 调
Ｂ ｉ ｉ ｇＥｎ ｒ ｙ＆ Ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｕｌ ｎ ｅ ｇ ｄ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｏ
Ｖｏ ３ ． Ｌ ０Ｎｏ６ Ｄｅ ． ０ ．６ ８ ｃ ２ １ ８～ ８ １
文章 编 号 ：０ ３０ ４ （０ ）６０ ６３ １０ ．３４ ２ １ ０ ．８． １
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夏热冬冷地 区新型墙体 材料传 热性能研究
李 尚梅 傅俊萍 杨伟 军 谢武 刚
１ 长沙理工大学能源与动力工程学 院 ２ 长沙理工大学土木与建筑工程学 院
摘 要 ：根据夏热冬冷地 区国家节能标 准规范验算 了新型墙体材料蒸压加气混凝土砌块及普通混凝土小型 空心 砌块墙体 、 传统 的红色粘土砖墙体 以及实验所用的石 膏空心砌块墙体 的保温隔热性能。 并通过对石膏空心砌块墙
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