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相变墙体在空调降温中的应用

1.相变墙体的产生对空调技术发展的定义
  相变墙体的产生对空调技术发展的定义:相变墙体是美国80年代中期开始研究的一种建筑围护结构.是含有相变建筑材料的墙体.这种墙体由于相变材料的蓄热特性,可以显著减少夏季由室外通过围护结构向室内的传热。下面以一个简单的数学模型来分析[1]:  
  假设有一个由两种材料构成的建筑结构.厚度为2cm,其中第一种材料厚1/3,第二种材料厚2/3.再假设该建筑结构有两种型号:1#.第一种材料为硬脂酸丁酯(熔点25.3℃),第二种材料为普通钻土砖;2#.第一种材料为导热系数与硬脂酸丁酯相同的非相变物质.第二种材料与1#的相同。开始时该结构温度为23℃。然后保持第二种材料侧的壁面温度不变,在该结构的另一壁面上加一个恒定热流(50w/m2).这样就可以计算出通过该结构的逐时导热量.  
  结果发现,在最初的15min内,通过1:构件的热流几乎为零.而且直到1.8h后通过两种型号结构的热流才相等;可见.由于相变材料的存在,通过建筑结构的传热量可以大大降低.从而使建筑的冷负荷大大降低.这一点对于屋顶负荷占重要地位的建筑物而言,具有特别重要的意义.  
  相变墙体的出现对于空调技术今后的发展具有积极的推动作用。首先,对于由这种相变墙体构筑的建筑物,其建筑围护结构引起的空调冷负荷将比现有建筑物低得多、从而可以大大减少空调系统的规模.相应地可以有效降低空调系统的初投资与运行维护费用:其次、由于相变墙体较大的蓄热性能,可以在夜间充分蓄存冷量,用来全部或部分负担自灭的峰值负荷,或者作为现有蓄冷空调系统的辅助部分,减小该系统的蓄冷槽规模。再其次,可以根据需要,选择在控制的室内温度下相变的材料,以维持墙壁的内表而温度为室内温度、提高室内环境的舒适性;最后,可以利用这种相变墙体作为被动式供冷系统的蓄冷槽,改善被动式供冷系统的使用效果.为该系统的推广应用提供更好的基础.  
2.亟待解决的问题  
  2.1相变材料的选择  
  目前夏季晚间通风利用的是夜间空气的冷量,因此作为蓄冷介质的相变材料的相变温度不能低于空气的最低温度.如果空气的最高温度为36℃.日较差为9℃.则相变材料的相变温度不能低于27℃,此时可以选为29℃.处于这一温度下的相变材料有很多种,但是需要晚间通风的建筑分布在不同地域,因此与之相配套的相变材料的相变温度也不可能固定于某一值,这就要求相变材料的结构调整比较容易.以便得到不同温度下相变的物质以适应不同地区的使用.满足这一条件的相变材料以线性烷基碳氢化合物最为理想.它们的相变温度随碳链的长短而有所不同.而且它们可由石油提炼中的副产品聚合而成[2],最终可以得到价格比较便宜的市场产品,这样就为该新型建筑材料的开发、推广应用提供了前提条件.
  2.2相变材料与建筑材料的结合  
  该新型建筑材料开发的重要环节在于如何实现现有建材与相变材料的融合.这方面已经作了大量的工作[2],他们提出了7种方法,其中有3种方法比较有效:①将相变材料吸入多孔材料中;②将相变材料渗透入聚合材料中;③将相变材料吸入分割好的特殊硅中。形成柔软、可以自由流动的干粉末,再与建筑材料混合。  
  从以上的分析中可以看到,虽然相变墙体的开发研制还有许多问题需要解决,但是它一旦投入使用,必然可以降低空调系统的投资与能耗,改善室内环境,为空调技术的发展开辟新的空间。

 

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