辦公建筑相變墻房間夏季夜間通風試驗及模擬研究.pdf

1、對于白天使用夜間閑置的辦公型建筑，可以考慮在夏季對房間進行夜間通風，利用夜間室外空氣的冷量對室內(nèi)空氣進行冷卻，并移除白天儲存在圍護結構中的顯熱負荷，起到減小白天室內(nèi)溫度波動幅度，延遲室內(nèi)最高溫度出現(xiàn)時間的作用。但這種顯熱儲存能力十分有限，為了增加圍護結構蓄冷量，考慮將相變材料與圍護結構相結合，利用相變材料的潛熱儲能性能，提高房間儲存能量的能力。
　　根據(jù)這個思路，本課題對夏季夜間通風對相變房間室內(nèi)環(huán)境的影響進行了試驗研究。對沈陽某

2、辦公建筑的一個辦公房間進行了相變改造。為了確保相變材料能夠吸收夜間空氣冷量，根據(jù)沈陽夏季夜間溫度變化范圍，并綜合考慮材料的各種特性，選擇了癸酸和月桂酸的低溫共熔物作為試驗用相變材料。根據(jù)房間的實際情況，選擇PE管對相變材料進行宏觀封裝，將相變管沿西外墻排列并通過石膏板搭建內(nèi)墻，形成能夠進行機械通風的相變墻。通過改變通風策略，設計了六組試驗方案，在各方案條件下，對相變房間和普通房間的溫濕度進行了逐時測定，通過實測數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：(1)對房間

3、進行夜間通風能在一定程度上降低白天室內(nèi)溫度；(2)無通風條件下，相變房間與普通房間室內(nèi)平均溫度之差僅為0.34℃，自然通風條件下，平均溫度差為0.88℃，相變材料調溫效果并不明顯；(3)對相變墻進行機械通風后，相變房間白天最高溫度發(fā)生了明顯下降趨勢，比普通房間降低2.3℃，平均溫度比普通房間溫度低1.6℃；(4)如果在白天開啟室內(nèi)-相變墻空氣循環(huán)風機，能更充分的釋放存儲在相變材料中的冷量，進一步控制房間內(nèi)空氣溫度。通過空氣焓值法計算了相

4、變房間的蓄冷量以及相變材料的有效利用率，在試驗條件下，相變房間蓄冷量最高能夠達到2627.5kJ，相變墻有效利用率為23.1％。并通過PMV和PPD指數(shù)對相變房間和普通房間的舒適性滿意度進行了預測。結果發(fā)現(xiàn)，相變房間結合有效的夜間通風手段能夠降低室內(nèi)白天最高溫度，并減小溫度波動范圍，能夠在不使用制冷設備的前提下，提高房間的舒適性，具有節(jié)能意義。
　　在試驗的基礎上，利用FLUENT軟件模擬了機械通風條件下，房間內(nèi)部及相變墻夾層的氣

5、流組織和溫度分布情況。模擬結果顯示在風機的作用下，房間近壁處氣體流速較大，有利于增強圍護結構與冷空氣的換熱；房間內(nèi)部氣流形成較穩(wěn)定的環(huán)流，有利于提高室內(nèi)溫度的均勻性。相變管的交叉排列增加了相變墻央層內(nèi)的氣流擾動，有利于提高相變材料與空氣的換熱量。
　　通過理論分析、試驗研究和軟件模擬，能夠看出將相變材料與夏季夜間通風結合能夠在一定程度上控制白天室內(nèi)溫度，更長時間的控制室內(nèi)溫度在舒適范圍內(nèi)，起到時間延遲并減小溫度波動的作用，具有經(jīng)濟