相变材料在集装箱建筑围护结构夏季隔热中的应用
发布时间：2021-02-28 01:41
集装箱建筑是装配率最高的装配式建筑。推广集装箱建筑可以解决我国集装箱产能过剩,二手集装箱大量闲置的问题,有助于我国建筑工业化升级。但集装箱建筑围护结构夏季隔热性能差,成为限制集装箱建筑发展的瓶颈,急需一种具有高储能能力的轻质储能材料。通过对已有研究成果的分析,相变材料在解决集装箱建筑夏季过热问题中潜力巨大。本文基于DesignBuilder建筑能耗模拟软件,研究微胶囊石蜡相变材料在改善集装箱建筑围护结构夏季隔热性能中的应用。使用焓法及EnergyPlus有限元差分算法模拟相变材料在建筑中的应用效果。研究建筑内扰、相变温度、相变层位置及相变层厚度等影响因子对相变材料调温性能的影响规律及对应的权重,得到同聚氨酯保温结合的最优相变复合墙体构造。模拟结果显示相变复合墙体可显著降低集装箱建筑夏季室内温度波动,将室内平均温度控制在27℃左右。相对于聚氨酯内保温构造,相变材料的调温作用使得室内过热度IDCT与IDC分别降低55%与63%。进一步探究相变墙体结合主动制冷设备的不同制冷策略的运行能耗。结果显示相变材料的存在使得夏季空调制冷负荷大大降低,相对于聚...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.1.1 建筑能耗与节能减排
1.1.2 装配式建筑与集装箱节能设计
1.1.3 相变材料在建筑围护结构中的应用
1.2 国内外研究动态
1.2.1 集装箱建筑及集装箱围护结构
1.2.2 相变材料在建筑中的应用
1.3 存在的问题
1.4 研究意义
1.5 研究内容与方法
1.5.1 研究对象
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
1.6 本章小结
第2章 集装箱建筑发展历史与现状
2.1 集装箱建筑发展历史
2.2 集装箱特点
2.3 集装箱建筑分类
2.3.1 集装箱临时安置房
2.3.2 集装箱公寓住宅
2.3.3 集装箱公共建筑
2.3.4 集装箱远郊营地
2.3.5 集装箱酒店
2.4 集装箱围护结构及隔热
2.4.1 集装箱围护结构构造
2.4.2 集装箱建筑热舒适问题
2.5 本章小结
第3章 相变材料在建筑中的应用及传热模拟
3.1 相变材料概述
3.2 适用于建筑围护结构的相变材料
3.2.1 适用于建筑领域的相变材料
3.2.2 相变材料分类及对比
3.3 相变材料在建筑围护结构中的应用
3.3.1 相变墙体
3.3.2 相变地板
3.3.3 结合主动制冷的相变墙体
3.3.4 结合主动采暖设备的相变地板
3.3.5 被动式相变蓄能建筑构件
3.4 相变材料传热过程与数值模拟
3.4.1 相变瞬态传热运动界面问题
3.4.2 相变瞬态传热焓法
3.4.3 规范计算与焓法求解对比
3.5 本章小结
第4章 采用相变材料的集装箱建筑夏季隔热性能模拟
4.1 能耗模拟软件对比
4.1.1 主流建筑模拟软件概述
4.1.2 求解过程及应用差异
4.2 建筑热环境模拟流程
4.2.1 前处理
4.2.2 迭代求解
4.2.3 结果文件后处理
4.3 集装箱建筑建模前处理
4.3.1 地理位置及气象文件
4.3.2 集装箱建筑几何模型
4.3.3 集装箱建筑围护结构构造
4.3.4 建筑内扰及HVAC系统
4.4 EnergyPlus有限元差分求解模块
4.5 结果文件后处理
4.6 本章小结
第5章 相变材料在集装箱建筑围护结构中的应用
5.1 相变材料在墙体、屋顶及地面中的应用
5.2 相变温度对隔热性能的影响
5.3 建筑内扰对隔热性能的影响
5.4 相变层位置对隔热性能的影响
5.5 相变层厚度对隔热性能的影响
5.6 不同影响因素的权重
5.7 优化方案热舒适度及隔热性评价
5.7.1 围护结构内表面温度
5.7.2 夏季设计日室内平均温度
5.7.3 过热度时数评价
5.8 相变材料在集装箱建筑冬季保温围护结构中的应用
5.9 本章小结
第6章 相变材料与主动制冷设备结合的制冷策略
6.1 夜间通风
6.1.1 通风时间对隔热性能的影响
6.1.2 通风量对隔热性能的影响
6.2 夜间通风结合空调制冷策略
6.3 主动制冷策略对比
6.3.1 室内热舒适度评价
6.3.2 制冷负荷与能耗对比
6.4 本章小结
第7章 结语
7.1 结论
7.1.1 相变材料动态传热问题模拟
7.1.2 相变材料在集装箱建筑围护结构中的应用
7.1.3 相变材料与主动制冷设备结合的制冷策略
7.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
本文编号：3055116
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.1.1 建筑能耗与节能减排
1.1.2 装配式建筑与集装箱节能设计
1.1.3 相变材料在建筑围护结构中的应用
1.2 国内外研究动态
1.2.1 集装箱建筑及集装箱围护结构
1.2.2 相变材料在建筑中的应用
1.3 存在的问题
1.4 研究意义
1.5 研究内容与方法
1.5.1 研究对象
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
1.6 本章小结
第2章 集装箱建筑发展历史与现状
2.1 集装箱建筑发展历史
2.2 集装箱特点
2.3 集装箱建筑分类
2.3.1 集装箱临时安置房
2.3.2 集装箱公寓住宅
2.3.3 集装箱公共建筑
2.3.4 集装箱远郊营地
2.3.5 集装箱酒店
2.4 集装箱围护结构及隔热
2.4.1 集装箱围护结构构造
2.4.2 集装箱建筑热舒适问题
2.5 本章小结
第3章 相变材料在建筑中的应用及传热模拟
3.1 相变材料概述
3.2 适用于建筑围护结构的相变材料
3.2.1 适用于建筑领域的相变材料
3.2.2 相变材料分类及对比
3.3 相变材料在建筑围护结构中的应用
3.3.1 相变墙体
3.3.2 相变地板
3.3.3 结合主动制冷的相变墙体
3.3.4 结合主动采暖设备的相变地板
3.3.5 被动式相变蓄能建筑构件
3.4 相变材料传热过程与数值模拟
3.4.1 相变瞬态传热运动界面问题
3.4.2 相变瞬态传热焓法
3.4.3 规范计算与焓法求解对比
3.5 本章小结
第4章 采用相变材料的集装箱建筑夏季隔热性能模拟
4.1 能耗模拟软件对比
4.1.1 主流建筑模拟软件概述
4.1.2 求解过程及应用差异
4.2 建筑热环境模拟流程
4.2.1 前处理
4.2.2 迭代求解
4.2.3 结果文件后处理
4.3 集装箱建筑建模前处理
4.3.1 地理位置及气象文件
4.3.2 集装箱建筑几何模型
4.3.3 集装箱建筑围护结构构造
4.3.4 建筑内扰及HVAC系统
4.4 EnergyPlus有限元差分求解模块
4.5 结果文件后处理
4.6 本章小结
第5章 相变材料在集装箱建筑围护结构中的应用
5.1 相变材料在墙体、屋顶及地面中的应用
5.2 相变温度对隔热性能的影响
5.3 建筑内扰对隔热性能的影响
5.4 相变层位置对隔热性能的影响
5.5 相变层厚度对隔热性能的影响
5.6 不同影响因素的权重
5.7 优化方案热舒适度及隔热性评价
5.7.1 围护结构内表面温度
5.7.2 夏季设计日室内平均温度
5.7.3 过热度时数评价
5.8 相变材料在集装箱建筑冬季保温围护结构中的应用
5.9 本章小结
第6章 相变材料与主动制冷设备结合的制冷策略
6.1 夜间通风
6.1.1 通风时间对隔热性能的影响
6.1.2 通风量对隔热性能的影响
6.2 夜间通风结合空调制冷策略
6.3 主动制冷策略对比
6.3.1 室内热舒适度评价
6.3.2 制冷负荷与能耗对比
6.4 本章小结
第7章 结语
7.1 结论
7.1.1 相变材料动态传热问题模拟
7.1.2 相变材料在集装箱建筑围护结构中的应用
7.1.3 相变材料与主动制冷设备结合的制冷策略
7.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
本文编号：3055116
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