夏热冬冷地区定型相变通风屋面结构优化设计与通风策略研究
发布时间：2021-08-31 12:24
随着各行各业的发展,能源压力日益显著,暖通空调的能耗占比较大,为了解决建筑空调能耗过大这一问题,本文以一种新型的节能屋面结构——定型相变通风屋面作为研究对象,通过增强屋面隔热性能,减少夏季空调能耗,达到节能的目的。本文采用CFD数值模拟软件建立了三种定型相变通风屋面模型——外层定型相变通风屋面、中间层定型相变通风屋面和内层定型相变通风屋面,在武汉市夏季室外典型日气候条件下,采用单一变量控制法,模拟分析了相变温度、相变材料厚度、空腔通风策略和空腔大小等因素分别对三种屋面热工性能和相变材料潜热利用率的影响,确定最优工况,实现相变通风屋面结构的相变层与通风层的优化设计。模拟结果表明,对于外层定型相变通风屋面,当相变材料厚度为35mm、相变温度为3537℃,通风速度为2.5m/s,空腔半径为40mm时,屋面的隔热性能最好,屋面内表面温度较低,相变材料潜热利用率较高;对于中间层定型相变通风屋面,相变材料厚度为25mm、相变温度为3335℃,通风速度为2.5m/s,空腔半径为40mm,是最为优化的屋面结构;对于内层定型相变通风屋面,当相变材料厚度为15m...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双层屋面模型
（a）夜间冷却 PCM （b）白天冷却房间图 1-2 相变蓄冷建筑模型图康艳兵[35]等将相变板放置在房间吊顶和楼板之间，同时在夜间对相变板行机械通风，利用相变板提高系统的蓄冷能力。实验结果表明，采用这种相变能装置之后，室内温度有明显的下降，但是由于实验中使用的风机效率低，导整个系统的 COP 很低。从上述国内外研究现状可以看出，国内外学者的研究侧重于相变屋面的隔性能，而将定型相变材料与通风屋面相结合的研究比较少，对于不同构造定型变与内嵌管式通风屋面的传热性能及优化设计的研究则更少。本文提出了定型变通风屋面结构，该结构是在相变屋面的基础上结合了通风措施，可有效解决变屋面中相变材料夜间散热传入室内这一问题。本文以相变层位置为侧重点，析改变相变层位置对相变通风屋面隔热性能的影响，研究不同相变层位置下定相变通风屋面最优的相变温度、相变材料厚度、通风策略和空心楼板空腔大小
华中科技大学硕士学位论文 软件建立了与其实验一致的相变屋面模型，将模拟数据与文行对象，从而验证利用 CFD 建立相变屋面模型的准确性。[41]中的屋面结构如图 2-2 所示，一共有五层结构，从外至内分相变层、粘结砂浆层、防水层、屋顶基础层，其中屋顶基础层由板和抹灰层组层，该屋面各层材料的厚度及热物性参数如表[41]中使用的相变材料是用71.84%的十四醇和28.16%的十四酸配制的相变材料封装到由耐高温性聚乙烯制成的 PE-RT 管中并排布置，如图 2-3 所示，该混合相变材料的相变温36.10℃，其相变潜热为 180kJ/kg。
【参考文献】：
期刊论文
[1]相变平板可变热容热阻简化模型研究[J]. 严天,仇盾,徐新华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(12)
[2]套管封装相变材料准稳态传热模型研究[J]. 严天,高佳佳,徐新华. 建筑科学. 2017(10)
[3]中国建筑节能现状与趋势调研分析[J]. 吴玉富. 低碳世界. 2017(17)
[4]浅谈建筑空调能耗与城市热岛效应[J]. 刘义坤. 资源节约与环保. 2016(12)
[5]中国建筑能耗现状及节能途径[J]. 余张妮. 中外企业家. 2015(06)
[6]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷. 化工学报. 2013(10)
[7]建筑外表相变隔热研究（Ⅲ）——多重相变温度和材料用量确定的理论与方法[J]. 冉茂宇,赵红利. 建筑科学. 2012(02)
[8]建筑外皮相变隔热研究（Ⅱ）——建筑相变隔热设计原理与方法[J]. 冉茂宇,田化. 建筑科学. 2011(12)
[9]通风屋面隔热结构传热分析[J]. 吴国忠,赵岩,薛康,李栋. 热科学与技术. 2011(04)
[10]建筑外表相变隔热研究（Ⅰ）——变换法求解恒温作用下相界面移动位置及速率[J]. 冉茂宇. 建筑科学. 2010(02)
硕士论文
[1]集成相变材料和反射隔热涂料的节能屋顶研究[D]. 刘尚宝.天津大学 2014
[2]相变屋面砖的材料配制及隔热性能研究[D]. 张勇华.广州大学 2012
[3]双层屋面自然对流空气层隔热性能研究[D]. 周胤.浙江大学 2010
[4]通风屋面隔热性能分析研究[D]. 王平.湖南大学 2008
本文编号：3374892
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双层屋面模型
（a）夜间冷却 PCM （b）白天冷却房间图 1-2 相变蓄冷建筑模型图康艳兵[35]等将相变板放置在房间吊顶和楼板之间，同时在夜间对相变板行机械通风，利用相变板提高系统的蓄冷能力。实验结果表明，采用这种相变能装置之后，室内温度有明显的下降，但是由于实验中使用的风机效率低，导整个系统的 COP 很低。从上述国内外研究现状可以看出，国内外学者的研究侧重于相变屋面的隔性能，而将定型相变材料与通风屋面相结合的研究比较少，对于不同构造定型变与内嵌管式通风屋面的传热性能及优化设计的研究则更少。本文提出了定型变通风屋面结构，该结构是在相变屋面的基础上结合了通风措施，可有效解决变屋面中相变材料夜间散热传入室内这一问题。本文以相变层位置为侧重点，析改变相变层位置对相变通风屋面隔热性能的影响，研究不同相变层位置下定相变通风屋面最优的相变温度、相变材料厚度、通风策略和空心楼板空腔大小
华中科技大学硕士学位论文 软件建立了与其实验一致的相变屋面模型，将模拟数据与文行对象，从而验证利用 CFD 建立相变屋面模型的准确性。[41]中的屋面结构如图 2-2 所示，一共有五层结构，从外至内分相变层、粘结砂浆层、防水层、屋顶基础层，其中屋顶基础层由板和抹灰层组层，该屋面各层材料的厚度及热物性参数如表[41]中使用的相变材料是用71.84%的十四醇和28.16%的十四酸配制的相变材料封装到由耐高温性聚乙烯制成的 PE-RT 管中并排布置，如图 2-3 所示，该混合相变材料的相变温36.10℃，其相变潜热为 180kJ/kg。
【参考文献】：
期刊论文
[1]相变平板可变热容热阻简化模型研究[J]. 严天,仇盾,徐新华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(12)
[2]套管封装相变材料准稳态传热模型研究[J]. 严天,高佳佳,徐新华. 建筑科学. 2017(10)
[3]中国建筑节能现状与趋势调研分析[J]. 吴玉富. 低碳世界. 2017(17)
[4]浅谈建筑空调能耗与城市热岛效应[J]. 刘义坤. 资源节约与环保. 2016(12)
[5]中国建筑能耗现状及节能途径[J]. 余张妮. 中外企业家. 2015(06)
[6]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷. 化工学报. 2013(10)
[7]建筑外表相变隔热研究（Ⅲ）——多重相变温度和材料用量确定的理论与方法[J]. 冉茂宇,赵红利. 建筑科学. 2012(02)
[8]建筑外皮相变隔热研究（Ⅱ）——建筑相变隔热设计原理与方法[J]. 冉茂宇,田化. 建筑科学. 2011(12)
[9]通风屋面隔热结构传热分析[J]. 吴国忠,赵岩,薛康,李栋. 热科学与技术. 2011(04)
[10]建筑外表相变隔热研究（Ⅰ）——变换法求解恒温作用下相界面移动位置及速率[J]. 冉茂宇. 建筑科学. 2010(02)
硕士论文
[1]集成相变材料和反射隔热涂料的节能屋顶研究[D]. 刘尚宝.天津大学 2014
[2]相变屋面砖的材料配制及隔热性能研究[D]. 张勇华.广州大学 2012
[3]双层屋面自然对流空气层隔热性能研究[D]. 周胤.浙江大学 2010
[4]通风屋面隔热性能分析研究[D]. 王平.湖南大学 2008
本文编号：3374892
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