相变材料对轻质建筑室内热环境的改善(2)

　　3 实验结果与分析

　　为了防止外界对实验结果的干扰，本实验是在两箱体房封闭工况下进行的测试，测试时间为2012年 12 月 4 日~2012 年 12 月 13 日。为了更清楚的反应冬季不同天气状况下相变材料对轻质建筑室内热环境的影响，分别从测试结果中选择晴天与阴天进行分析。

　　3.1 晴天结果分析

　　2012 年 12 月 5 日是典型的晴朗多云天气，选用该天分别从室内空气温度、墙体热量密度和墙体内表面温度等方面对测试结果进行分析。

　　3.1.1 室内空气温度变化特点图 4 为普通箱体和相变箱体在冬季晴朗多云天气室内空气温度变化曲线图。从图中可以看出，室外温度在 2.4~14.8℃之间波动，平均温度为8.3℃，在中午 14:00 达到最大值；普通箱体室内空气温度在 1.9~24.5℃之间波动，平均温度为11.5℃，在中午 15:00 达到最大值；相变箱体室内空气温度在 4.6~18.3℃之间波动，平均温度为11.3℃，在中午 16:00 达到最大值。同时可以看出，在白天相变材料能够较好的将白天的热量吸收，以降低室内的空气温度，而且具有明显的热量衰减和温升延迟效应；在夜间相变材料能够白天吸收的太阳辐射热量进行释放，以提高室内的空气温度。经计算，相变箱体和普通箱体温度延迟时间分别为1h 和 2h,白天相变箱体室内空气温度比普通箱体室内空气温度最大低 7.6℃，夜间相变箱体室内空气温度比普通箱体室内空气温度最大高 4℃。这说明冬季晴朗天气将相变材料应用在板房中能够明显维持室内空气温度的稳定性和改善室内的热环境。
　　
　　3.1.2 墙体内表面温度变化特点对于墙体的分析，主要选择具有典型性的南墙内表面。图 5 为相变箱体和普通箱体南墙内表面温度变化曲线图。从图中可以看出，由于相变材料能够在白天吸收储存太阳房辐射量，夜间释放白天吸收的热量，所以相变箱体南墙内表面温度要低于普通箱体南墙内表面温度，而夜间恰恰相反。经计算，夜间相变箱体南墙内表面温度比普通箱体南墙内表面温度最大高 4.4℃，白天相变箱体南墙内表面温度比普通箱体南墙内表面温度最大低 9℃。
　　
　　3.1.3 通过墙体热流密度变化特点图 6 为相变箱体和普通箱体南墙的热流变化曲线图。从图中可以看出，通过普通箱体南墙的热流密度在 0.2~28.1W/m2之间内波动，平均值为7.6W/m2;相变墙体南墙的热流密度在 1.1~12.4W/m2之间内波动，平均值为 5.4W/m2.在相同的室外环境下，白天通过相变箱体墙体的热流量要明显的低于普通箱体墙体的热流量，最大相差19.7W/m2;而夜间通过相变箱体墙体的热流量要高于普通箱体墙体的热流量，最大相差 2.9W/m2.这主要是由于相变材料白天吸收存储太阳辐射热量，夜间进行释放，同时说明冬季晴朗的天气下相变材料能够在白天很好的吸收储存太阳辐射热量，夜间进行释放，以防止白天室内空气温度过高，夜间室内空气温度过低的现象。
　　
　　3.2 阴天结果分析

　　由于阴天太阳辐射热量很低，相变材料基本发挥不了任何储热放热的功能，只起到增加墙体厚度和单存的保温性能，这里主要分析其对板房冬季室内空气温度的影响。选用 2012 年 12 月 8 日作为阴天分析。

　　图 7 为普通箱体和相变箱体在冬季阴天室内空气温度变化曲线图。从图中可以看出，由于阴天太阳辐射量很小，使得普通箱体室内空气温度、相变箱体室内空气温度和室外空气温度基本上是一致的，特别是普通箱体室内空气温度与室外空气温度，三者的平均值分别为 9.6℃、10.1℃和 9.7℃。

　　相变箱体室内空气温度稍微平稳和滞后一些，这主要是相变材料增加了墙体的厚度造成的。这说明冬季阴天将相变材料应用在板房中基本上只能是增加墙体厚度的作用，不能起到调节板房室内热环境的作用。
　　
　　4 结论

　　通过冬季不同天气状况下相变材料对轻质建筑室内热环境的对比测试分析，得到以下结论：

　　（1）晴天，相变材料能够明显的降低轻质建筑室内温度的波动，增强房间的热稳定性，特别是在夜间对于室内空气温度将有较大的提高，最大达4℃；同时，对于通过墙体的热量来说，相变材料能在白天吸收存储进入室内的太阳辐射量，而在夜间能将这部分热量很好的释放到房间内。

　　（2）阴天，将相变材料应用在轻质建筑中的作用不是很大，只是相当于增加墙体的厚度，对室内热环境的改善意义不大。

　　（3）对于相变材料来说，应尽量在多云晴朗太阳辐射量大的地区使用，充分发挥其储热和放热的功能。

　　参考文献：

　　[1] 张寅平，相变贮能-理论和应用[M].北京：中国科学技术大学出版社，1996.