夜间通风相变贮能吊顶系统实验分析

建筑学报!""!#$

%系统介绍

夏季，利用夜间通风是降低室内温度的一种有效简便方法，千百年来，一直为人们所沿用。随着空调技术的不断成熟，越来越多的商业建筑和民宅开始使用空调系统。但同时也带来了很多问题，如空调耗电量大给国家电网带来很大压力，室内空气品质不良引发的“空调病”问题，氟利昂对臭氧层的破坏及大量能源的使用带来的环保问题等等。并且，有很多家庭尚未有足够的经济能力使用空调。所以，如何充分利用夜间通风来降低室温近年来又成了实现节能建筑的研究热点。

夜间通风系统在夜间引入室外冷空气，通过冷空气与作为蓄冷材料的建筑围护结构接触换热，冷却建筑材料，达到蓄冷目的；在白天通过房间的空气与建筑材料换热，将建筑材料中贮存的冷量取出并释放到房间，实现抑制房间温度上升的目的。可看出，这种方法主要包括夜间蓄冷及白天放冷两个发生在不同时间段的过程，通过建筑材料的蓄热#冷方式解决了能量供给与需求在时间上的不匹配问题。

有关夜间通风蓄冷的课题国内外已有多项研究和报道!%&’"。大部分文献的结果表明这种方法并未收到非常满意的降温效果，其主要原因如下：%）普通建筑围护结构的蓄冷能力不够大；!）普通建筑围护结构因为是显热蓄热#冷，其温度波动较大的特点导致温差利用效率较低；(）夜间通风蓄冷的传热面积不够大；)）自然通风的通风量较小，对流换热效果较差；*）传热温差不够大。上述原因导致即使有有利于夜间通风蓄冷的气象条件，冷量也蓄不上，或者蓄冷量不够大。

为解决上述问题，本文提出夜间通风相变贮能堆积床系统（本文称为+,-系统）。该系统结合夜间通风和相变贮能技术，采用相变材料（-./）提高系统的蓄冷能力。因为相变材料具有单位体积贮能密度大，相变过程近似为一等温过程等优点，其潜热贮能特点解决了蓄冷材料蓄冷能力不足和温度波动的问题。同时，可以通过提高相变温度可加大对夜间环境冷源的利用程度。通过采用相变堆积床（本文采用的是近似于平板状的袋状相变传热单元）大大提高了系统的传热面积；通过机械通风方式提高通风量，并增强对流换热能力。此外，考虑美观及节省占用空间因素，将相变贮能装置安装在房间吊顶与上层楼板之间的空间内。

图%介绍了系统的运行原理。夜间，通过风机引进室外冷风，对相变材料蓄冷，出口空气排入室内，对室内建筑围护同时蓄冷；白天，将门窗全部关闭（为满足新风要求，也可引入部分新风，而房间负荷会相应增加），风从室内引进吊顶，经相变材料冷却后排入室内，达到室内降温效果。

该系统适用于夏季昼夜温差较大地区的民宅和舒适性要求不很高的商业建筑。与现有技术相比，它具有以下优点：用户在夏季可以不用安装空调装置就能使室内保持比较舒适的温度环境，既可大量节约能源，减轻国家电网的压力，又可节约空调设备成本及运行费用，具有显著的经济效益；同时，由于该装置采用小温差送风方式，可提高室内人工环境的舒适性；并能进一步减轻对环境的污染；在过渡季房间冷负荷减小，昼夜温差增大，其节能效果更为突出。所以该系统是实现低能耗、绿色

节能的可持续发展建筑的一种有效途径，有着广阔的开发前景。

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实验装置介绍

!0%相变材料

图!分别描述了经历了!""次循环实验的相变材料比热—温度曲线和焓—温度曲线。该相变材料为有机脂肪酸的混合物，密度为’*"12#3(，导热系数为"0!4#3?5。实验表明其热物性稳定。同时，可看出，该相变材料相变温度是一个温度区间，主要相变区间为!!&!65，潜热为

%7"18#12。

!0!实验房间介绍

夜间通风相变贮能吊顶系统实验分析

康艳兵

江亿张寅平

!夜间通风相变蓄冷吊顶系统运行原理

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实验装置

!相变材料比热—温度曲线和焓—温度曲线

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万方数据