采用定形相变材料墙体节能效果分析

做 了大 量研 究 工 作［． ３ 叶宏 等 也 对 石 蜡 和高 密 度 聚 乙 １
烯 组成 的定形 相 变材 料 进行 了研 究 ［ ４ １ 同相变 温 度 。不
２ 数 学 模 型
本 文 研 究 的相 变 墙 体 由混
的定 形 相变 材 料 组 成 的定 形 相 变 墙 板 在 不 同气候 条 凝 土和定 形相 变材 料组 成 外层 件 下 的传 热 特 性 也 不 同 ． 肖伟 等 以北 京 地 区的 西 向 面 向室外 环境 ．材 料 为混凝 土 ： 墙 体 为例 ．模 拟 研 究 了定 形 相 变 墙 板 的 最 佳 相 变 温 内层 面 向室 内 ，材 料为 混凝 土 ；
与石膏复 合制备 了复合建 材 ． 检测 了复合 建材墙体温度 混凝 土组成 。其 结 构见 图 １ 。 对 环境温度 变化 的 响应 ．并 基 于 Ａ ｓｓ ｎｖ 软件 建立模 型 ２ １ 各组成 部 分的导 热方 程 ． 进 行 了计 算研 究 。研 究 结果 表 明 ． 将相 变储 能材 料 引 入 到建 材 中 ． 达 到 降 低建 筑 物 内部 温 度 、 小 建 筑 可 减
混凝 土部分 的导热方 程 为 ：
Ｏ／ ｔ
物 空调 制 冷 系 统 容量 的 目的 ： ｎｙ 计算 结 果 与 试 验 Ａ ｓｓ
结 果较 符合［ ６ １ 志强等 利用 Ａ ｓｓ 郭 ｎｙ 软件对相变 材料 的
ｏ 十 Ｊ Ｉ
混 凝 土 的热 扩 散 系数 ， 、 ｜ ｉ ｝ （ｇ 、 ｋ／ ） ｍ
【 关键词】 定形相变材料 ； 节能 ； 数值模拟
１ 前 言
变化过程 进行 了模拟 ． 石蜡与石膏混 合制成复合相变 将
墙体 ． 通过 简化 复合材料Baidu Nhomakorabea的物理模型仿 真了墙 体温度 的
在建筑 材料 中加入 相变材 料 ．制 成热容 较 高 的建 变化过程 。研究结果表 明 ， 在一侧受热 的情 况下温度沿 筑材料 ， 可有效 存储能量 ， 降低建 筑能耗 。 目前 ， 国科 厚度方 向逐渐 升高 ． 我 但是升 高速率 缓慢 。 片状结 构有 肋 研 人 员 已对 相变材料 在建 筑材料 中的应用 开展 了许 多 助于相变材 料吸热融化 、 储存潜 热 ， 提高 吸收效率圈 。樊
理 论和试验研 究［］ １。 － ２
建 新 等 基 于 Ａ ｓｓ的有 限 元 分 析 法 对 Ｅ Ｓ和 Ｅ Ｓ ｎｙ Ｐ Ｐ＋ 传 统 的 固液 相 变 贮 能 材 料 在 实 际应 用 中需 要 容 Ｐ Ｍ模 型的相变 过程进行 了计算 机模拟 ． Ｃ 结果表 明 。 计
器封装 ． 增加 了热 阻 ． 降低 了传 热 效 率 。后 来 研 发 出 算 机模 拟与试验 结果相 吻合 了定 形 相 变 材料 ．这 种 材 料 是 由相 变 材 料 和高 分 子 已有研 究结果 表 明 ： ｎｖ 软件 能够对 相变 问题进 Ａ ｓｓ
支 撑 材 料 组成 的 复合 储 能 材 料 按 照 不 同 的石 蜡 和 变 材 料 清华 大学 的张 寅平 等在 定 形 相 变 材 料 领 域 行正 确计算模拟 。本文基 于 Ａ ｓｓ 件 ． ｎｙ 软 计算分 析不 同 高 分 子 材 料 配 比 ．能 够 得 到不 同相 变 温 度 的定 形 相 厚度定 形相变储 能材料 、 同相 变墙 结构 的能耗 。 不
度 和相 变板 厚 度［ ５ １ 。 外层 与 内层之 间为 中间层 ． 根据 此外 ．一些研 究人员 还利用计 算机 仿真开 展 了相 本文 中所研 究 的不 同结 构 ． 由不
同厚 度 的定 形 相变 储 能 材 料 和
图 １ 墙 体 模 型
关 的研 究和 分析工 作 胡 小芳 等将石 蜡相 变储 能微囊
利用 Ａ ｓｓ ｎｙ 强大 的非线 性分析功能 ． 相变材料 的温度 对 定 形相 变材 料部 分 的导热方 程 为 ：
２１． ０ １ ６墙材革新与建筑节能 ３ ３
新 型 墙 材
Ｎｅ Ｗ ａ ｌ ｔ ｒ ｌ ｗ ｌＭａ ｅ ｉ ｓ ａ
０
ｐｔ
（＋ ）
ｃ ２ ）
（ ）２ｍ ａ ｃ （ ）３ｍ ｂ ｃ
ＴＩ０ Ｔｔ ，， ＝ ｏ（ Ｙ ＝ ｕＯ ） （） ３ 墙 内层 与室 内环 境 界 面为 第 三类 边 界 条件 ． 即给
．
＼
式 中 ： ＝ ｐ ｜／ ｉ ｝
比热［ （ｇ Ｋ）。 Ｊ ｋ・ ］ ／
相 变过程 进行模 拟分 析 。 通过试 验验证 ， 拟计算 结 ｃ 并 模 分别为混凝土 的热传导 系数［ （ Ｋ） ￣ Ｗ／ ｍ・ ］ 、 果 表明 。ｎｖ 模拟结果 和试验结果基 本一致ｆ Ａ ｓｓ ７ 】 。孙潇等
式 中 ： 定 形 相 变 材 料 的 焓 值 ， 、 分 别 为 定 一 ｐ
形 相变 材料 的热 传导 系数［ （ Ｋ ］密度 （ｒ ） Ｗ／ｍ・ ）、 ｋ ｍ。。 ｄ
２２ 边 界条 件 ．
混凝 土与 室 外环 境 界 面为 第 一类 边界 条 件 ． 即给 定 边界 点 温度 ：
。
新 型 墙 材
Ｎｅ Ｗ ａＩ ｔ ｒ ｌ ｗ ｌＭａ ｅｉ ｓ ａ
采用定形相变材料墙体节能效果分析
柴 国 荣
（ 家知识 产权 局材 料部 ，北京 １ ０ ８ 国 ０ ０ ８）
【 摘 要】 基于Ａ ｓｓ ｎｙ软件建立数学模型 ， 计算 分析不 同厚度 、 同结构和布局的定形相 变材料与混凝 不
土组 成 墙 体 的 节 能 效 果 。结 果 表 明 ， 形 相 变 材 料 越 厚 ， 体 内表 面温 度 随外 界 温度 变 化 幅度 越 小 ， 定 墙 能够 有 效 降 低 室 内空 调 设 备 能 耗 ： 定形 相 变 材 料 厚 度 一 定 时 ， 同 的 定 形 相 变 材 料 结 构 和 布 局 对 墙 不 体 内表 面温 度 的 波 动影 响较 小 ． 节 能 降耗 上 差 别 不 大 。 在