相变蓄热储能建筑围护结构热特性检测与评价

1 相变蓄热储能建筑围护结构热特性 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 与评价 王海刚 刘振河 田亮 （辽宁省建设科学研究院， 沈阳 110005） 摘 要： 将相变材料与传统的建筑材料复合，构筑成一种新型相变蓄热储能建筑围护结构，利用 相变材料的“相变潜热”来实现能量的存储与释放，从而提高能源利用率和建筑物热环境质量，降 低建筑耗能，减少环境负面影响，以达到绿色节能的目的。 此检测的主要目的是为了研究与探讨将相变材料与保温砂浆等建筑基体复合后相变蓄热储能 建筑围护结构的热特性及节能效果。 关键词： 相变蓄热储能 ； 建筑围护结构 ； 热特性 ； 温度； 热流 ； 传热系数 THE CHARACTERISTIC PROPERTY BUILDING FEVER OF HEDGING STRUCTURE CHECKS ANDAPPRAISES THE PHASE TRANSITIONACCUMULATION OF HEAT STORED ENERGY Wang hai gang Liu zhenhe Tian liang (The Liaoning province builds the science research institute ，沈阳 110005) AbstractAbstractAbstractAbstract：：：：General phase transition material and the tradition building material compound, build able one kind of late-model phase transition accumulation of heat stored energy building hedging structure , make use of memory and release that phase transition material "phase transition latent heat " does realize an energy , improving an energy utilization rate thereby wasting time with building heat up environmental quality , reduce a building being able to cut down negative effect of environment ,to achieve green energy conservation's purpose. The major objective that this checks is that the phase transition accumulation of heat stored energy building hedges architectural hot characteristic property and energy conservation effect after for the body compound building base such as studying and discussing mortar with heat preservation with phase transition material. KeywordsKeywordsKeywordsKeywords：：：： Phase transition accumulation of heat stored energy The building hedges structure Hot characteristic property Temperature Heat current Heat passage modulus 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 2 0 引言 随着经济的快速发展，能源消耗迅速增长，导致了能源供应与环境破坏的双重压力， 人们逐渐意识到能源问题的重要性，从而蓄热技术的重要性也日益突出。而相变蓄热材 料以其蓄热密度大、结构紧凑、形积小、热效率高、蓄放热温度恒定、易于运行系统匹 配控制等优点，日趋成为蓄热系统的首选，在新能源利用领域也具有广阔的前景。因此， 对相变材料的应用 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 研究是非常必要的。 相变蓄热储能建筑围护结构是将相变材料与传统的建筑材料复合的一种新型建筑 围护结构。当外界环境温度发生变化时，利用相变材料的“相变潜热”来实现能量的存 储与释放，解决能量供需在时间上与空间上不匹配的矛盾，有效地提高能源利用率和建 筑物热环境质量，降低建筑能耗，减少环境负面影响，从而起到绿色节能的作用。 1 检测 1.1 节能测试房简介 检测用节能测试房共 5 间，由东至西依次排列，编号 1～5，南北朝向。测试房面 积：2.5×2.5 ㎡；室内净高 2m，南向安装木门 1 个，南、北向各安装 1 樘单框双玻木 窗；外围护墙体直接受太阳辐射和室外自然气候因素的作用。1、2、3号测试房主体墙 厚 200 mm，炉渣混凝土空心砌块砌筑；4、5 号测试房主体墙厚 370mm，烧结多孔煤矸 石砖砌筑。 1号测试房外围护墙体保温构造：外抹厚 25mm 相变复合材料，内抹 25mm 相变复合 材料夹 20mm 厚模塑聚苯乙烯泡沫板；2、4号测试房外围护墙体保温构造：内、外各抹 厚 25mm 相变复合材料；3、5 号测试房外围护墙体保温构造：内抹厚 15mm 水泥砂浆外 粘帖厚 80mm 模塑聚苯乙烯泡沫板。电热地板辐射模拟冬季间歇供暖。温度、热流的检 测采用 JTNT-C 型建筑围护结构传热系数检测仪。为了测量室外温度变化，在测试房北 侧约 4m 处，高 2m 的空地处设置了测温点。同时，还设立了智能数据记录仪以保证数据 的准确性。试验房外围护墙他详细构造见表 1.1。 表 1.1 测试房外围护墙他详细构造 试验 房号 试验房墙体构造 材料排序：由外到内 1 25mm相变复合砂浆 + 200mm炉渣砼空心砌块+10mm相变复合砂浆+20mm模塑聚苯乙烯泡沫板+15mm 相变复合砂浆 2 25mm 相变复合砂浆 + 200mm 炉渣砼空心砌块墙+25mm 相变复合砂浆 3 3mm 胶黏剂玻纤网增强面层+80mm 模塑聚苯乙烯泡沫板苯板+ 200mm 炉渣砼空心砌块+15mm 水泥砂浆 4 25mm 相变复合砂浆 + 370mm 烧结煤矸石多空砖+25mm 相变复合砂浆 5 3mm 胶黏剂玻纤网增强面层+80mm 模塑聚苯乙烯泡沫板苯板+ 370mm 烧结煤矸石多空砖+15mm 水泥砂浆 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 3 1.2 测材料与检测仪器 1.2.1 试验房用材料，表 1.2-1。 表 1.2-1 主要材料 材 料 生产厂家 备注 水泥、砂子 — 烧结煤矸石多孔砖砖 — 模塑聚苯乙烯泡沫板 — 相变复合砂浆 — 1.2.2 检测仪器设备，表 1.2-2。 表 1.2-2 检测用仪器设备 仪器名称 型 号 制造商 建筑围护结构传热系数 检测仪 JTNT-C 北京世纪建通技术开发有限公司 智能数据记录仪 JTR-08C 北京世纪建通技术开发有限公司 1.3 试验检测布点 根据检测现场情况，综合考虑太阳辐射和风等室外自然气候因素的作用，选取在北 墙墙面上布置热电偶。在每个被检测试房内，都要在墙体内表面，墙角处，房间内外布 设温度、热流测点，监测温度及墙面热流变化。同时在等高处的内、外壁上布置两个热 电偶，监测热流，并在房间中心处安放智能数据记录仪。如图 1.3 所示。 （a）3号房间 （b）4号房间 图 1.3 节能测试房布点简图 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 4 2 相变蓄热储能建筑围护结构热特性的实测分析 改变相变蓄热储能建筑围护结构的墙体构造，建造不同的节能测试房，通过对比分析房间的室 内温度、墙体温度、热流等检测数据，对其新型建筑围护结构的热特性进行分析评价，得出相变蓄 热储能建筑围护结构能够提高能源利用效率，改善人居住环境，促进建筑节能工作的进展。现采集 2010 年 12 月 13 日～12 月 24 日十天测试数据，分析研究相变材料对测试房的室内温度、室内墙体 温度、热流及墙体导热系数等的影响。 2.1 相变材料对室内温度的影响 图 2.1-1 为该地区 10 天内的室外温度变化曲线。从图中可以看出，室外温度在-21.5℃～6.6℃ 之间波动，在测试第六天 11 时 52 分（2010 年 12 月 20 日），室外温度达到最高为 6.6℃，在测试 第七天 21 时 22 分（2010 年 12 月 24 日），室外温度到达最低为-21.5℃。 图 2.1-1 室外温度变化曲线 图 2.1-2（a）和（b）分别为在上述室外环境（图 2.1-1）下，2号房间与 3 号房间室内温度变 化曲线和 4 号房间与 5号房间室内温度变化曲线，其中 T1、T2、T4、T5 分别表示 3 号、2号、4 号、 5 号房间温度变化曲线。由图可知，2、4 号相变房的室内温度要高于 3、5 号苯板房的室内温度， 在两个供热周期交替时，有 2、4 号相变房的室内温度略低于 3、5 号苯板房的室内温度的现象。可 见，相变材料对室内温度影响效果显著。 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 5 （上） 2、3号房间 （下） 4、5号房间 图 2.1-2 室内温度变化曲线 图 2.1-2 为 1～5 号房间室内温度变化曲线，其中其中 T1、T2、T3、T4、T5 分别表示 3、2、 1、4、5 号房间室内温度变化曲线。由图可知，1 号房间的室内温度要高于其它房间的室内温度。 图 2.1-3 1～5 号房间室内温度变化曲线 2.2 相变材料对墙体温度的影响 图 2.2-1（a）和（b）分别为在上述室外环境（图 2.1-1）下，2号房间与 3 号房间室墙体内侧 温度变化曲线和 4号房间与 5 号房间墙体内侧温度变化曲线，其中 T2、T3、T4、T5 分别表示 2 号、 3 号、4 号、5 号房间墙体内侧温度变化曲线。由图可知，3、5 号苯板房的墙体内侧温度变化波幅 较小；2、4号相变房的墙体内侧温度变化波幅较大。3、5 号苯板房的墙体内侧的温度基本为 2、4 号相变房的墙体内侧的温度的平均值。 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 6 （上） 2、3 号房间 （下） 4、5 号房间 图 2.2-1 室内墙体温度变化曲线 图 2.2-2 为 1～5 号房间墙体内侧温度变化曲线，其中其中 T1、T2、T3、T4、T5 分别表示 1、2、 3、4、5 号房间墙体内侧温度变化曲线。由图可知，1 号房间的墙体内侧温度要高于其它房间的墙 体内侧温度。 图 2.2-2 1～5 号房间墙体内侧温度变化曲线 2.3 相变材料对热流的影响 图 2.3-1（a）和（b）分别为在上述室外环境（图 2.1-1）下，2、3 号房间热流变化曲线和 4、 5 号房间热流变化曲线，其中 H2、H3、H4、H5 分别表示、2 、3 、4 、5号房间热流变化曲线。由 图可知，2、4 号相变房的热流值要高于 3、5号苯板房的热流值。能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 7 （上） 2、3号房间 （下） 4、5 号房间 图 2.3-1 热流变化曲线 2.4 相变材料对墙体传热系数的影响 表 2.4-1 传热系数 房间 编号 内外表面温差 Δt（℃） 热流 q （W/m2） 热阻 R （m2·K/W） 传热阻 R0 （m2·K/W） 传热系数 K （W / m2·K） 1 28.2 14 2.035 2.185 0.458 2 21.4 33 0.640 0.790 1.265 3 25.5 11 2.348 2.498 0.400 4 22.9 33 0.702 0.852 1.174 5 24.7 12 2.183 1.286 0.429 注：内表面换热阻 Ri= 0.11；外表面换热组 Re=0.04。 表 2.4-2 节能测试房电地热供热耗电量 房号 电表初始值（kW· h） 电表结束值 （kW·h） 耗热量 q （kW·h） 室温 t （℃） 围护结构传热指标 KW （W / m2·K） 1 282.01 553.15 271.14 23.5 3.74 2 269.15 560.10 290.90 20.3 4.46 3 341.02 638.40 297.38 20.4 4.54 4 244.41 539.60 295.19 21.1 4.40 5 278.35 586.60 308.25 20.2 4.74 注： 1、2010 年 12 月 13～28 日连续 15 天检测数据； 2、室外平均温度 7.8−= e t ℃； 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 8 3、围护结构传热指标 KW hAt q K W ××∆ = 0 KW—围护结构传热指标 （W / m2·K）； q—耗热量 （Ｗ）； Ａ0—建筑面积 （ｍ2）； h—时间 （h） ； △t—室内外温差 （℃）。 3 结论 （1）建造的五个保温构造不同的测试房，于 2010 年 12 月 13～28 日连续 15 天的检测 数据表明： ① 相变蓄热储能建筑节能材料与高效保温板材料复合节能效果最佳； ② 外围护结构主体砌筑材料相同，厚 50mm 相变蓄热储能材料复合砂浆与厚 80mm 模塑聚苯乙烯泡沫板保温的围护结构传热指标 KW 类同。 （2）检验结果表明相变蓄热储能材料复合砂浆，可用于严寒地区节能建筑的外围护墙 结构。但应注意结构性热桥部位的保温，避免表面出现结露现象。 （3）依据以上 3.1、3.2 并结合“建筑保温用相变蓄能材料”在试验房的有效实践，会 在实际应用中产生较大的节能减排经济效益。 能 源 世 界 — 中 国 建 筑 节 能 网 ht tp :/ /w ww .c hi na gb .n et 相变蓄热储能建筑围护结构热特性检测与评价 0引言 1检测 1.1节能测试房简介 1.2测材料与检测仪器 1.3试验检测布点 2相变蓄热储能建筑围护结构热特性的实测分析 2.1相变材料对室内温度的影响 2.2相变材料对墙体温度的影响 图2.2-21～5号房间墙体内侧温度变化曲线 2.3相变材料对热流的影响 2.4相变材料对墙体传热系数的影响 3结论