【摘 要】
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我国北方地区冬季供暖所引发的环境问题日益凸显,太阳能作为一种分布广泛的清洁化能源可替代一次能源用于建筑供暖,然而它在热量供给与建筑需求方面存在时间上不匹配的问题。本文提出一种夹层通风式相变蓄热结构,可与太阳能热风耦合使用,为北方地区住宅的太阳能供热提供解决思路。夹层通风式相变蓄热结构的主要特点是通过在建筑内围护结构建立相变蓄热空气夹层来储存太阳热能,通过对流与辐射的方式与室内进行热交换。相变材料层
【基金项目】
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国家重点研发计划子课题“被动式太阳能相变蓄能供暖技术研究（2018YFD1100701）”；
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我国北方地区冬季供暖所引发的环境问题日益凸显,太阳能作为一种分布广泛的清洁化能源可替代一次能源用于建筑供暖,然而它在热量供给与建筑需求方面存在时间上不匹配的问题。本文提出一种夹层通风式相变蓄热结构,可与太阳能热风耦合使用,为北方地区住宅的太阳能供热提供解决思路。夹层通风式相变蓄热结构的主要特点是通过在建筑内围护结构建立相变蓄热空气夹层来储存太阳热能,通过对流与辐射的方式与室内进行热交换。相变材料层是由模块化的相变蓄热单元组成,其利用PE/PA袋封装定形相变材料来制备。定形相变材料是由相变材料混合一定比例膨胀石墨制成,旨在改善相变材料的传热性能。研究对开发的相变材料层热性能进行了测试分析。夹层构造形式是影响夹层通风式相变蓄热结构蓄热效果的关键因素,本文采用并列送风通道,增强结构整体换热效果;利用Fluent软件模拟分析结构蓄热工况,优化确定了结构夹层间距。通过搭建相变蓄热夹层风道系统实验平台,分析了夹层通风式相变蓄热结构在不同工况下的蓄放热特性。为探究夹层通风式相变蓄热结构在住宅中的应用效果,本文基于显比热容法在TRNSYS软件中建立了夹层通风式相变蓄热模块Type210与Type211,利用FORTRAN语言编写内核程序,通过实验数据对模块进行误差和一致性分析,证明了所建模块的准确性。利用天津地区一典型的村镇住宅结构参数建立建筑模型Type56,搭建太阳能热风相变蓄热建筑系统,在典型日太阳能相变蓄热建筑的室温维持在8～16℃,与普通建筑相比提高了5～8℃,与直接供太阳能热风的建筑相比,室内夜间最低温度提高了2.5℃,夹层通风式相变蓄热结构与太阳能热风耦合降低了室温波动,提高了室内热舒适性。
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