【摘 要】
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将相变材料（Phase Change Materials,PCM）应用在建筑围护结构中,形成相变围护结构,对建筑室温和能耗的调节,是建筑控温节能领域中的重点研究方向。相变围护结构可以通过潜热储能的方式,对室内外热量进行储存吸收,降低室内热负荷和空调系统所需的制冷负荷,是提高室内环境热舒适度和节能效果的有效方式。然而,在相变围护结构的实际应用中,相变围护结构参数的改变与参数之间的相互影响,会对建筑的
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将相变材料（Phase Change Materials,PCM）应用在建筑围护结构中,形成相变围护结构,对建筑室温和能耗的调节,是建筑控温节能领域中的重点研究方向。相变围护结构可以通过潜热储能的方式,对室内外热量进行储存吸收,降低室内热负荷和空调系统所需的制冷负荷,是提高室内环境热舒适度和节能效果的有效方式。然而,在相变围护结构的实际应用中,相变围护结构参数的改变与参数之间的相互影响,会对建筑的控温节能效果产生影响。因此,对相变围护结构的关键参数进行研究,得到各参数对室内热环境和建筑能耗的影响程度,并确定与室内平均温度的关联性,对提升相变围护结构的控温节能效果有重要意义,值的深入研究。本文提出通过正交模拟试验的方法,研究相变围护结构关键参数对夏季空调能耗与室内热舒适度的影响,通过敏感度分析确定各参数对节能效果和热舒适度的影响程度,并确定主次关系,得到具有低能耗、高室内热舒适度的相变房间最优工况,在最优工况的基础上研究相变围护结构关键参数、夜间通风与室温的关联性,并对相变房间最优工况的室内热舒适度,以及在不同城市的节能效果进行评价。研究结果表明:（1）在相变围护结构4个关键参数中,PCM围护结构形式对夏季空调能耗和室温舒适时间的影响最大,其次是PCM在围护结构中位置、PCM种类,PCM层厚度对空调能耗和室温舒适时间的影响最小。相变建筑节能控温的最优工况为:将7cm厚度的PCM2同时应用在墙体和屋顶的内层。（2）由相变围护结构关键参数与室温的关联性可知,仅应用相变地板对室温的改善效果最差,在墙体和屋顶中同时应用相变材料对室温的改善效果最佳;随着PCM层在围护结构中位置由内侧向外侧移动,PCM房间的室温逐渐降低;室内平均温度随着PCM层厚度的增加而下降,在本文所选取的范围1～7cm中,PCM层的最佳厚度为7cm,室温在26.7～32.8℃之间;相变潜热是影响PCM房间室温的主要参数,随着相变潜热值的增加,进入室内的热流密度和围护结构内表面温度逐渐降低,室温逐渐减小。（3）夜间通风的最佳时间为12am～7am,最佳通风量为3ac/h,再增加通风时间和通风量对室温的降低并无明显效果,反而增加设备运行能耗量。在夏季典型气象日,结合夜间通风的PCM房间在空调运行期间,PMV指数在-0.5～0.5之间,PPD值不超过10%,室内热舒适度为I级,且PCM房间所需的制冷负荷降低2000～4000W,空调能耗可节省19.7248 kw·h,节能率为28.2907%。（4）通过计算PCM房间在不同城市夏季的空调能耗可知,由于气候的差异,不同地区对相变材料的节能效果也会产生不同的影响,若要将相变材料节能效果最大化,则需要根据当地的气候条件选择具有合适相变温度的相变材料,但总体来看,PCM房间的夏季空调节能率在4.78%～34.78%之间。
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