在夏热冬冷地区,对于居住建筑,有较强烈的供暖与供冷需求。根据该地区的气候特点,空气源热泵可供热、供冷并满足用户的个性化要求,适合于做本地区的冷热源。为了提高能源利用效率、降低运行费用,将相变蓄能技术应用到建筑围护结构的墙体中,利用夜间低谷电驱动热泵蓄能;依托内墙面建立毛细管相变蓄能墙体,形成辐射供暖供冷墙面。本文分为冬夏两种工况,主要采用理论模拟方法对毛细管相变墙体的蓄能与释能特性进行研究,并通过实验验证模拟方法的可靠性。本文设计了主动式相变材料与毛细管复合墙体蓄能结构,建立了复合墙体的瞬态传热数学模型。利用Fluent软件对其蓄能与释能过程的热量传递、温度分布等情况进行了模拟研究。具体内容包括:(1)相变温度对传热过程的影响;(2)冷热媒温度对传热过程的影响;(3)相变材料的导热系数对传热的影响;(4)质量潜热对传热过程的影响;(5)双工况下,两种相变材料的位置对传热过程的影响;(6)室内变热负荷条件下,复合墙体的传热过程;(7)套管内嵌材料式复合墙体的传热特性。模拟研究结果表明,提高相变材料的导热系数,可以提高相变蓄能速率,从而在供热时降低供水温度,在供冷时可提高供水温度。因此,增大相变材料的导热系数,热泵供热和供冷工况的COP均可提高。当蓄能时间为6h时,在供热工况,推荐的相变温度为26℃、导热系数为0.5W/(m?K)、热媒平均水温为30℃;在供冷工况,推荐的相变温度为18℃、导热系数为0.5W/(m?K)、冷媒平均水温为13℃。对于双层相变材料的结构形式,将较厚的夏季相变材料布置于内侧,较薄的冬季相变材料布置于外侧(室内侧),毛细管布置于较厚的夏季相变材料中,该种布置结构传热特性最优。将相变材料置于套管内,解决了相变材料与墙体结合的定型问题,与双层相变材料铺满整个墙面的方法比较,热流更大,蓄能时间缩短、热媒温度低,冷媒温度高,但相变过程中体积发生变化,产生额外的热阻。在恒温恒湿室内建立了相变复合墙体,墙体内嵌毛细管,热泵作为热源,进行了供热工况的实验。将实验结果与模拟结果进行对比,结果表明,两组实验所得数据略低于模拟所得数据,水泥表面温度的平均误差分别为14.94%、11.04%,相变材料表面温度的平均误差分别为5.87%、2.72%,表明数值模拟是合适的。