用于間歇式自采暖建筑的相變儲熱材料的封裝方法研究.pdf

1、在我國北方嚴(yán)寒地區(qū)采暖期長，該地區(qū)鄉(xiāng)村多采用室內(nèi)火墻間歇式取暖方式。這種傳統(tǒng)采暖方式的熱量存儲效率，能源利用效率和居住舒適性都處于較低水平，因為天然石材或燒結(jié)磚材料自身的蓄熱能力較差，造成采暖時段火墻、溫度過高，采暖間歇時段溫度下降快，房間溫度變化幅度大。本文主要研究相變儲熱材料宏觀封裝技術(shù)及其封裝盒體制品在嚴(yán)寒地區(qū)間歇式自采暖建筑中的應(yīng)用效果，解決集中采暖時間段內(nèi)的熱量快速儲存與非采暖間歇內(nèi)熱量緩慢釋放以達(dá)到室內(nèi)溫度的自動調(diào)節(jié)來維持室

2、內(nèi)溫度穩(wěn)定。
　　本課題主要采用實驗測試并結(jié)合ANSYS有限元分析軟件對相變儲熱材料塊體熱性能仿真模擬進(jìn)行輔助研究，將實驗測試與模擬方法相結(jié)合，研究相變材料封裝盒體熱性能及其內(nèi)部溫度隨時間的變化，封裝盒體分別采用銅、鐵、鋁金屬外殼，盒體厚度選用25mm、35mm、45mm、55mm，并且部分盒體通過增設(shè)翅片和內(nèi)填導(dǎo)熱銅網(wǎng)改善盒體性能。通過建造簡易間歇式自采暖試驗?zāi)Ｐ头课莶崪y了安裝不同相變材料盒體前后房屋內(nèi)的溫度分布及其隨時間的變

3、化規(guī)律，驗證了相變儲熱材料盒體的吸熱調(diào)溫效果。
　　ANSYS模擬研究表明，相變材料塊體加熱面溫度越高，塊體完全融化時間越短。當(dāng)加熱溫度為120℃時，材料完全融化時間比加熱溫度為80度時縮短28.3％。試驗研究表明，鋁盒體內(nèi)相變材料融化時間最短，盒體越厚，所需融化時間越久，而盒體的中心平臺期，有效放熱時間也將明顯增加，成曲線增長，曲線斜率越來越大。盒體設(shè)置吸熱翅片增加了吸熱面積，當(dāng)吸熱總面積變?yōu)樵瓉?.5倍時，盒體內(nèi)材料完全融化時

4、間縮短45~50%。當(dāng)盒體內(nèi)填入導(dǎo)熱銅網(wǎng)后，材料融化時間進(jìn)一步減少，縮短近20%，并且將盒體內(nèi)部儲存的熱量有效的傳遞出來。試驗表明，提高吸熱面加熱溫度，增加吸熱面積，填入導(dǎo)熱銅網(wǎng)將明顯縮短盒體內(nèi)材料融化時間，這為該封裝盒體用于實際應(yīng)用提供了可能。將試驗研究的封裝盒體裝入試驗房屋中來評價其應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)房屋火墻布置相變封裝盒體后，房屋的空間溫度分布得到良好改善，降低了房間的溫度變化幅度，在停止加熱的6個小時后，房間平均溫度提高5℃~8℃