复合相变蓄热墙体材料应用于日光温室的效果研究.pdf

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1、·设施工程·北方园艺2OLO(15)：6～11复合相变蓄热墙体材料应用于日光温室的效果研究薛亚宁，陈超，李清清，李琢，周玮(北京T业大学建工学院，北京100124)摘要：日光温室墙体作为集蓄热保温隔热于一体的墙体围护结构，对温室热环境的影响至关重要。现将课题组曾研制的复合相变蓄热墙体材料涂抹于日光温室后墙内表面，利用相变材料能够在较小的温度区间下蓄存和释放大量相变潜热的特点，研究日光温室相变蓄热墙体的蓄热能力。结果表明：涂抹相变蓄热材料后，在不用加大砖墙厚度的情况下可获得较大的蓄热能力。关键词：日光温室；复合相变

2、蓄热墙体材料；蓄热能力中图分类号：S625．2文献标识码：A文章编号：1001-0009(2010)15-0006-06日光温室构建方式简单，主要由后墙、东西山墙、后构的热特性l】]。其中，热阻R表示热量从墙体材料层的坡和前坡四部分组成(图1)。作为日光温室的重要蓄热一侧空间传至另一侧空间所受到的总阻抗，R值越大说体后墙体和土壤，白天，接受太阳光直接照射后，一部分明墙体材料层的保温(隔热)性能越好；蓄热系数s表征热量以对流换热的方式传递给室内空气，使空气温度提墙体材料层对热流波动作用反应的敏感程度，反映墙体高；另

3、一部分热量则以导热的方式向墙体或土壤内部传材料层对温度波动的抵抗能力，同样热流波作用条件递，其中一部分被蓄存于墙体和土壤内。夜间，随着室下，该值越大说明墙体材料层表面温度波的波动越小、外空气温度的持续降低，蓄存在墙体和土壤中的热量以热稳定性越好；热惰性指标D表示背波面上温度波衰减对流和长波辐射的方式，一方面传递到温室内维持温室程度的一个主要指标，该值越大说明材料层抵抗周期性内热环境，同时向室外散热导致热损失。温度波动的能力以及蓄热的能力越强。温室的墙体(后墙、东墙、西墙)其热工作用主要体现在二方面：一是作为蓄热材

4、料蓄存投射在其上的太阳热能，二是作为保温材料阻挡流向温室外的热损失。对于温室常采用的红砖墙体来说，根据建筑围护结构热工计算方法l_】以及表1可知，其导热系数较大，因而显热蓄热能力有限。因此，为了提高砖墙蓄存太阳热能的能力、同时减少向外热损失，通常采用加大砖墙厚度的方法，提高墙体蓄热作用，但其带来的负面影响是红砖用量大且土地利用率低。为此，现根据日光温室的构筑特图1日光温室外观图点，将该课题组曾研制的复合相变蓄能墙体材料涂抹于Ng．1Greenhouseappearance日光温室墙体内表面，利用相变材料能够在较小

5、的温度区间内蓄存和释放大量相变潜热的特点，以远小于砖墙根据建筑围护结构(墙体)传热过程，通常可用热阻的厚度获得较大的蓄热能力l_2]。在节约资源的前提下，尺、蓄热系数S和热惰性指标D等指标评价建筑围护结达到高效利用太阳能的目的。1相变蓄热墙体材料及其热工性能1．1相变蓄热墙体材料第一作者简介：薛亚宁(1984一)，男，在读硕士，现主要从事相变蓄相变材料属于功能材料，是相变蓄热，与砖墙的显热技术研究工作。通讯作者：陈超(1958-)，女，工学博士，教授，现主要从事建筑节能热蓄热比较，具有在较小相变温度区间内可吸收和

6、释放方面的教学与科研工作。E-mail：chenchao@but．edu．Cn。大量热量的特点。该课题组研制的定形相变材料具有基金项目：国家自然科学基金资助项目(3102006)。较高的相变潜热量(图2a)，相变温度区间(8~28℃)，q一收稿日期：201O—O6—25138．84M／mg，且70以上的相变潜热量集中在较小的6北方园艺2010(15)：6～11·设施工程·相变温度区间内(17~24oc)(图2b)；并且该定形材料无高。将该定形相变材料与普通水泥砂浆直接混合即可需任何外封装、物化性能稳定，无任何过冷

7、和相分离现形成相变蓄热墙体砂浆材料(图3a)，涂抹在温室砖墙内象；发生相变时，材料内部虽为固一液相变，但材料表观表面(图3b)，涂层厚度40ITIITI，以提高温室墙体(后墙却为固一固相变，材料外形保持原状不变，蓄、放热效率等)的太阳能蓄热能力。(a)DSC测试曲线(b)不同温度下的相变潜热率(a)DSCtestingcurve(b)Latentheatrateofdifferenttemperatures图2课题组研制定形相变材料主要热工性能Fig．2Mainthermalperformanceofphasec

8、hangematerials注：相变蓄热率为对应DSC曲线相变区间内单位温度相变潜热量占总相变潜热量的百分数。(a)相变蓄热墙体砂浆材料(b)相变蓄热墙体砂浆材料抹墙(a)MortarofPCMwall(b)SmearlayerofPc：Mwall圈3相变蓄热墙体材料及施工Fig．3Phasechangethermalstoragewallmaterial1．2热工性能惰