相变材料对轻质建筑室内热环境的改善--x
相变材料对轻质建筑室内热环境的改善
引言
将相变及化学反应储能应用在建筑领域（包括建筑空调和供暖）已经成为一个研究的热点和重
点方向[1].国内外很多学者在这方面也做了大量的研究。
Feustel H E 等人[2] 用基于有限差分逼近的热建筑模拟程序数值评价了 PCM 墙板在建筑环境中
储存潜热的性能；即利用双重 PCM 墙板来提高建筑物的储热能力，让房间温度在不使用机械
冷却条件下也可保持在接近舒适温度的上限值. 日 本 KANAGAWA 大学的 Takeshi
Kondo 和TokyoDenki 大学的 Tadahiko Ibamoto 等人[3] 用95% 的十八烷和 5%的十六烷作相变材
料，将装有相变材料的交键聚乙烯小球加到石膏板中制备相变墙板，并对其储热性能进行了研
究。肖伟等人[4]采用经实验验证的程序模拟分析了相变板热物性、表面换热系数和用量对冬季
室内温度波动的影响，并给出了北京地区相变内隔墙房间的设计原则。杨晟等人[5]制备了一种
泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料，研究了将该复合材料用作墙体围护结构时的隔热和调温性
能。拧∧等人[6]研究了成都地区相变墙体夏季工况的参数优化及效果分析。
从上述的研究中不难发现，大多数学者都是将相变材料应用于常规的建筑中，而很少研究相变
材料对轻质建筑室内热环境的改善研究。但随着建筑行业的迅猛发展，传统的重质围护结构如
砌块、混凝土等已经不能满足现代建筑业的多样化和个性化需求，轻质建筑广泛应用于体育
场、车站、货场、装配式房屋、工地建筑等场合[7,8].因此，对于相变材料对轻质建筑室内热环
境的研究具有重要的实用意义，并为后续研究提供重要的实验支撑。
1 相变材料
本实验采用的相变材料是一种易于与墙体复合的新型复合相变材料，它将相变材料永久地封装
于铝复合隔膜管中。通常一支管的重量为 100~120 克，长约为175mm,宽约为45mm,厚为
20~25mm.封装在管内的相变材料无毒、不可燃，相变潜热 178.5kJ/kg, 相变温度范围为
18~26℃，密度为 1300 ~ 1380kg/m3, 导热系数相变区为0.25W/（m·K ），固态液态区为
0.5W/（m·K ），使用温度为 0~60℃。
2 实验系统与方法
为了研究相变材料在轻质建筑冬季室内热环境的应用效果，对两个尺寸完全相同的实验箱体房
进行了测试分析，其尺寸均为800mm（长）×1000mm（宽）×1300mm（高），其外围护结构
采用 0.8mm 厚不锈钢钢板+40mm 厚轻质聚苯乙烯（EPS）泡沫板+0.8mm 厚的不锈钢钢板
+8mm 石膏板，结构如图1 所示。其中一个箱体房内部复合管状相变材料，先将管状相变材料
与箱体房各内表面尺寸匹配的石膏板排列固定（如图2），然后再安装固定在箱体房的各内表
面，使相变材料位于石膏板和内表面之间，构成复合围护结构。实验测试地点位于某大楼屋顶
完全无遮挡位置，测试对象为两个尺寸完全相同的实验箱体房，如图3 所示。箱体房按一致的
方向摆放，正门朝东。分别在两个箱体房内、外壁（顶面在内的 5 个面）中心相同位置和房间
中心布置热电偶，共22 个；在南墙内壁中心相同位置布置热流片。所得数据通过巡回检测仪
自动采集，并通过 RS232 接口与计算机相连，实现数据的实时记录与输出。室外温度通过
JTR13C 室外气象观察站进行采集。所有测试时间间隔设定为30min.通过实验测试得到房间内
外空气温度、热流量和墙体内外表面温度等数据。
其中实验所用巡回检测设备为北京某公司的JTRG-II 建筑热工温度与热流自动测试仪。该设备
可以同步实时测量90 路T型热电偶温度和 30 路热流密度，并能根据存储时间间隔自动存储温
度和热流密度。它的温度测量范围为-20℃~100℃，温度测量精度为±0.5℃ ，温度分辨率为
0.1℃ 。测试所采用的热电偶为T 型热电偶，测量精度为±0.5℃，测试前对其进行校准。室外温
度采用北京某公司的JTR13C 室外气象观察站测试，温度测量范围-30℃~70℃，温度测量精度
为±0.5℃。
摘要：
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相变材料对轻质建筑室内热环境的改善引言将相变及化学反应储能应用在建筑领域（包括建筑空调和供暖）已经成为一个研究的热点和重点方向[1].国内外很多学者在这方面也做了大量的研究。FeustelHE等人[2]用基于有限差分逼近的热建筑模拟程序数值评价了PCM墙板在建筑环境中储存潜热的性能；即利用双重PCM墙板来提高建筑物的储热能力，让房间温度在不使用机械冷却条件下也可保持在接近舒适温度的上限值.日本KANAGAWA大学的TakeshiKondo和TokyoDenki大学的TadahikoIbamoto等人[3]用95%的十八烷和5%的十六烷作相变材料，将装有相变材料的交键聚乙烯小球加到石膏板中制备相...
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