相变储能混凝土调温节能效果数值模拟

发布时间：2017-07-14 12:32

  本文关键词：相变储能混凝土调温节能效果数值模拟

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【摘要】：随着社会与经济发展,人们对于建筑舒适性的需求与建筑所能达到的舒适性之间的差距日益增大,直接后果就是人们需要通过使用其他设备来来满足对自身需求,因此建筑能耗在总能耗中所占比例与日俱增。相变材料在建筑中的应用现已成为解决这一问题的方法之一,得到广泛的探讨与研究。但由于受到多种外界环境的限制,现存研究仅针对单个构件或小型房屋进行,有关大型建筑的数据非常有限。本论文使用实验与模拟相结合的方法,在多种因素的影响下,探究相变材料在大型建筑中的实际使用效果,弥补了现有数据中对于相变材料在大型建筑中使用情况的空缺,同时为相变材料在大型建筑中的实际使用提供分析指导。主要内容包括:(1)通过实验的方法,测试相变储能混凝土的力学性能、热工性能以及多次循环后的热稳定性和热可靠性,并对相变混凝土在小型房屋模型中的调温效果进行监控和记录,探究相变储能混凝土的实际使用效果。(2)使用软件EnergyPlus对实验数据、已发表文献以及政府收集数据进行模拟对比,验证软件在模拟相变材料时的可靠性,为后面相变材料在大型建筑中的性能模拟做准备。(3)通过模拟的方法,探究相变材料在多种因素影响下对建筑内温度的调节能力。主要影响因素包括:相变温度(23℃-27℃)、气候类型(5种)、相变材料布置位置(3种围护结构)、相变层厚度(5mm-20mm)和热焓值。通过对模拟结果的多角度分析,获得相变材料影响室内温度的规律,为实际工程中设计适合的相变材料应用组合。(4)通过模拟的方法,探究相变材料在多种因素影响下对建筑能耗的节省能力。主要因素包括:气候类型(5种)、位置(3种围护结构)以及相变层厚度(5mm-20mm)。本论文多角度分析得到的结果,找出节能效果最优的组合,并为今后的建筑节能设计提供指导。(5)为了更精确的分析室内的热舒适性,本文对原有PMV方程进行改进,引入角系数的概念,将人体与围护结构的距离因素考虑在内,将室内更精确的划分为不同区域,探究相变材料对于建筑内不同区域的热舒适性影响。
【关键词】：建筑节能 相变材料 围护结构 气候分区 节能效果 建筑热舒适性
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景9
• 1.2 相变材料简介9-10
• 1.3 相变材料在建筑围护结构中的应用10-12
• 1.4 数值模拟12-15
• 1.4.1 热焓法12-14
• 1.4.2 有效热容法14-15
• 1.4.3 热源法15
• 1.5 建筑中相变材料仿真模拟软件15-18
• 1.5.1 EnergyPlus16
• 1.5.2 Trnsys16-17
• 1.5.3 ESP-r17-18
• 1.6 创新点18-19
• 1.7 研究内容及方法19-21
• 第2章 相变混凝土模型实验及验证21-40
• 2.1 相变混凝土制备21-29
• 2.1.1 实验材料及设备21-22
• 2.1.2 样品制备22-23
• 2.1.3 相变储能混凝土性能测试23-29
• 2.2 房屋模型制作及调温性能测试29-30
• 2.2.1 模型尺寸及测试方案29
• 2.2.2 房屋模型热性能测试结果分析29-30
• 2.3 数值模拟验证30-39
• 2.3.1 软件Energy Plus模拟机理概述30-34
• 2.3.2 模拟验证34-39
• 2.4 本章小节39-40
• 第3章 相变材料对建筑调温效果研究40-70
• 3.1 模拟建筑描述40-42
• 3.2 五个典型城市的气象信息简要概述42
• 3.3 相变材料相关参数分析42-68
• 3.3.1 相变温度对相变材料调温性能的影响分析42-45
• 3.3.2 气象条件对于相变材料调温性能的影响分析45-51
• 3.3.3 相变层厚度对相变材料调温性能的影响分析51-64
• 3.3.4 布置位置相变材料调温性能的影响分析64-66
• 3.3.5 相变材料热焓值对相变材料调温性能的影响分析66-68
• 3.4 本章小节68-70
• 第4章 相变材料的建筑在不同气候区节能效果模拟研究70-82
• 4.1 模型相关参数设置70
• 4.2 相变材料相关参数分析70-81
• 4.2.1 不同气候区对相变材料节能效果的影响分析70-73
• 4.2.2 相变层厚度对相变材料节能效果的影响分析73-81
• 4.3 本章小节81-82
• 第5章 相变材料的建筑在不同气候区热舒适度模拟研究82-89
• 5.1 PMV计算模型82-83
• 5.2 PMV模型改进83-86
• 5.2.1 角系数法计算模型83-85
• 5.2.2 角系数法计算结果验证85-86
• 5.3 不同气候区对相变材料热舒适性能的影响分析86-88
• 5.4 本章小节88-89
• 第6章 研究和展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-98
• 致谢98-99
• 攻读硕士学位期间的研究成果99

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4 张庆;脂肪酸复合相变材料的制备及其在日光温室中的应用[D];西北农林科技大学;2015年

5 朱峰;复合相变材料太阳能蓄热器性能研究[D];华南理工大学;2015年

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本文编号：541076