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建筑相变材料的研制及数值模拟

黄泓卫  
【摘要】:论文通过理论分析、数值模拟和实验相结合的方法对建筑相变材料的制备、特性及其对建筑室内温湿分布的影响进行了研究,分析了建筑相变材料对建筑能耗的影响,探究了建筑相变材料在不同气候分区下的应用。论文首先建立了有机共晶相变材料的相变温度预测模型,通过实验对该模型的准确性进行了验证,并用于指导共晶相变材料的制备。通过界面聚合法制备了相变微胶囊,得到相变微胶囊的相变潜热为156.7 J/g,相变温度为24.18℃。按照3:7的配比将相变微胶囊与硅藻土混合得到定形相变材料试块。制备的相变微胶囊/硅藻土复合材料的相变焓值和温度都有所降低,分别降低为44.17 J/g和22.3℃。通过DVS及MBV测试对相变微胶囊/硅藻土复合材料湿特性进行了表征。随后,建立了单体建筑的热湿传递模型,分析了建筑相变材料的传热机理,模拟分析了相变温度、相变潜热、导热系数、换气次数、建筑相变材料的铺设厚度、铺设面积、窗墙比等因素对室内温度分布的影响。最后,本文建立了相变建筑的空调能耗模型,对建筑相变材料在办公建筑中的应用进行能耗计算。得到了相变建筑的温湿度变化规律,墙体热流及湿流密度变化规律,空调瞬时功率及空调逐月能耗。对相变温度、相变潜热、换气次数、建筑相变材料铺设厚度、铺设面积等因素对空调全年及夏季能耗的影响进行了分析。最后对建筑相变材料在不同气候分区下的应用进行了分析,得到了各个气候分区下建筑相变材料的最佳相变温度。


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