项目名称: 相变围护结构热特性与改进-兼容型相变传热数学模型研究

项目编号: No.51508232

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 建筑科学

项目作者: 张源

作者单位: 江苏大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 采用相变复合建筑围护结构,是降低能耗、提高室内舒适度的有效且亟待研究的途径之一。本项目针对相变复合墙体的非稳态、非线性传热过程,采用焓法与有效热容法模型,从相变材料熔化/凝固温区的宽度及重合程度、吸/放热非线性过程、以及固液共存时的液相率等方面,揭示传统模型计算精度的影响机制,建立改进-兼容型相变传热数学模型及相应的数值计算方法;针对相变复合墙体的热特性提出有别于常物性材料围护结构的新的热性能评价指标,将数值计算与实验测试手段相结合,从相变材料热物性参数与相变墙体内部结构形式的角度,系统分析相变墙体的热特性,得到该种墙体热性能提升的有效途径,提出特定气候条件下适宜的相变材料与墙体结构形式,并研究相变墙体的气候适应性及其对室内热环境的影响情况。本项目的研究将为相变传热的数值计算奠定理论基础,对揭示相变墙体的热特性有重要意义,并为相变墙体的工程应用提供理论依据和数据参考。

中文关键词: 相变材料;围护结构;空心砌块;热特性;改进-兼容模型

英文摘要: The use of the building envelope compositing phase change material (PCM) is one of the approaches which are effective and subjected to be studied for reducing energy consumption and improving the indoor thermal comfort degree. In this research project, aiming at the unsteady and nonlinear heat transfer process of the wall compositing PCM, the enthalpy model and effective heat capacity model are used, and the influencing mechanism on the computational accuracy of the traditional mathematical models is revealed, which is from the aspects of the widths and overlap degree of PCM’s melting/freezing temperature ranges, the nonlinear heat absorption and release processes, and the liquid fraction with the coexistence of the solid and liquid phases; consequently, the improved-compatible phase transition heat transfer mathematical model and the corresponding numerical computation method are set up. The new thermal property evaluation indexes which are different from the index of the building envelope with constant thermal property materials are put forward, considering the thermal characteristics of the wall compositing PCM. Combining numerical calculation with experimental test, from the aspects of the thermal property of PCM and the structure configuration inside the PCM wall, the thermal characteristics of the PCM wall is completely analyzed, the effective approaches for improving the thermal performance of wall are obtained, the appropriate type of PCM and wall’s structure configuration under certain climate condition are proposed, and the climate adaptability of PCM wall and its influence on indoor thermal environment are studied. The research of this project will establish the theoretical basis on the numerical calculation of phase transition heat transfer, and is of great significance in revealing the thermal characteristics of PCM wall; meanwhile, it will also provide theoretical basis and data reference for the engineering application of PCM wall.

英文关键词: phase change material;building envelope;hollow block;thermal characteristics;improved-compatible model

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