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玻璃窗填充相变材料(PCMW,Window filled with phase change material)可提高其热容量和热惰性等热工性能,从而减缓室内温度波动,改善室内环境热舒适度,在建筑围护结构应用前景明朗。然而,在严寒地区冬季气候条件下,玻璃窗内相变材料向室外散热过多,导致无法实现有效的相变过程,影响其透光性能。PCMW外侧间层添加二氧化硅气凝胶构造含二氧化硅气凝胶和相变材料玻璃窗(SPCMW,Window filled with phase change material and silica aerogel),保证相变材料进行储能/释能过程,实现太阳能的有效利用,降低建筑围护结构的能耗,但SPCMW光热特性受二氧化硅气凝胶影响显著。因此,本文以SPCMW为研究对象,开展了SPCMW光热特性研究。首先,实验制备了二氧化硅气凝胶,测量了其光热物性参数;其次,搭建SPCMW光热传输实验台,对比分析中空玻璃窗、含相变材料玻璃窗、气凝胶玻璃窗、SPCMW的光热特性;数值模拟研究二氧化硅气凝胶物性参数对SPCMW的传热性能的影响;最后,通过能耗水平、经济性、投资回收期、环保效益四个方面评估了SPCMW效益性能,具体研究内容如下:(1)基于溶胶-凝胶法,制备多组不同反应物体积浓度配比、p H值、水解时间和蒸馏水体积下二氧化硅气凝胶样品,测量其热导率和紫外可见光谱。结果表明不同的制备条件对二氧化硅气凝胶的光热物性影响显著;(2)搭建SPCMW光热传输实验台,对中空玻璃窗、相变材料玻璃窗、气凝胶玻璃窗、SPCMW四种玻璃窗进行光热传输对比研究。结果表明SPCMW的透光率和内表面温度低于中空玻璃窗、相变材料玻璃窗和气凝胶玻璃窗;(3)建立SPCMW二维非稳态传热模型,编写严寒地区室外环境工况UDF代码,研究二氧化硅气凝胶物性参数对SPCMW动态传热性能的影响规律,从液相率、玻璃窗内表面温度等方面考察严寒地区条件下二氧化硅气凝胶在改善含相变材料玻璃窗传热性能方面的可行性。结果表明严寒地区冬季气候条件下二氧化硅气凝胶可以保证相变材料发生有效的相变过程;(4)建立严寒地区农村住宅模型,对中空玻璃窗、相变材料玻璃窗、气凝胶玻璃窗、SPCMW四种玻璃窗进行能耗水平、经济性、投资回收期、环保效益四个方面研究,评价SPCMW在建筑节能应用的可行性。结果表明在建筑物中采用SPCMW不仅降低建筑能耗,而且起到保护环境的效果。本文研究成果可为今后SPCMW工程应用与发展提供科学参考,及严寒地区工程应用提供一定的理论和数据支持。