夏热冬冷地区节能墙体的热工性能比较与优化分析

发布时间：2020-06-15 00:31

【摘要】：随着社会经济的快速发展,人们对室内热舒适度要求越来越高。与此相关建筑能耗逐年攀升,已高达我国能源消费总量的32%。在能源短缺问题日益严重的背景下,建筑节能意义重大。本文对夏热冬冷地区几种常见形式节能墙体的热工性能进行对比与优化,从而在工程实践中更加合理地使用节能墙体来降低建筑围护结构的能耗。本文利用变温热箱对空心砌块及含相变材料(PCM)砌块墙体的热工性能进行实验测试,并利用FLUENT模拟软件进行计算。发现实验与模拟结果的最大相对误差为2.57%,证明运用FLUENT软件模拟空心砌块墙体传热过程是可行的。将空心砌块、含挤塑聚苯乙烯板(XPS)砌块、含PCM砌块等三种形式砌块的热工性能进行比较,发现空心砌块中填充XPS可使砌块热阻提高32.27%,进入室内的热流量减少23.87%;填充PCM可使非稳态热工性能得到大幅度提升,衰减倍数、延迟时间、温度衰减绝对量分别提高756.2%、40%、10.17%,热流波幅减少88.24%。且XPS在空心砌块中所处厚度位置对砌块墙体热性能的影响可以忽略不计;PCM填充于空心砌块靠近室外侧孔中可以显著提高其热工性能。针对单种填充材料空心砌块墙体热工性能不足问题,提出一种同时含PCM和XPS的复合空心砌块,并对其热工性能进行模拟对比。结果表明:相较于仅含单层PCM的砌块墙体,含单层PCM及单层XPS的墙体进入室内的热流量减少26.71%,含单层PCM及双层XPS的墙体减少42.20%。这两种多层复合空心砌块相比较,含双层XPS墙体则减小20.35%。当靠近室外侧孔中PCM相变温度低于室外空气综合温度平均值0.8℃、室内侧孔中PCM相变温度高于室内温度3℃时砌块墙体的热工性能最佳。为解决单一PCM不能满足全年节能的需求,本文对含有不同相变温度的双层PCM混凝土空心砌块的热工性能进行分析,发现砌块墙体的热工性能随着空气间层中PCM导热系数的增大而下降。夏季工况下,靠近室外侧空气间层中PCM的导热系数对空心砌块墙体热工性能的影响大于靠近室内侧空气间层中的PCM;冬季工况下,靠近室内侧空气间层中PCM的导热系数对墙体热工性能的变化起着决定性作用。因此,PCM的相变温度、导热系数及PCM在砌块中的相对位置对砌块墙体的热工性能均有较大影响,填充PCM可使墙体的衰减倍数与延迟时间有较大幅度的增加,填充XPS可极大限度地减小通过围护结构产生的热负荷,两者配合使用能使砌块墙体的热工性能得到整体提升,并且本文所选三种形式砌块墙体均满足现行的节能规范要求。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU111
【图文】：

砌块,实验验证,空气间层,当量导热系数

c. PCM 位于中间 d. PCM 位于室内侧图 2.4 实验验证砌块Fig 2.4 Experimental verification of blocks2.3 分析与讨论2.3.1 当量化处理准确性分析鉴于上述物性参数及假设条件涉及到了混凝土空心砌块空气间层导热系数的当量化处理，有必要在此对该处理方法的准确性进行验证，以保证后续结果的可靠性。由《民用建筑热工设计规范》[48]附表 2.4 查知，不同厚度空气间层热阻及当量导热系数值如表 2.3 所示：表 2.3 不同厚度空气间层的热阻及当量导热系数Tab 2.3 Thermal resistance and equivalent thermal conductivity of air layers with different

【参考文献】