使用无机复合材料的新型分子PCM墙:充放电周期的动态热分析和优化
Qianru Yang1, Jianwu Xiong1, Gang Mao1
1School of Architecture, Southwest Minzu University, Chengdu 610225, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 9, 2023
概括
一个新的电气相变材料 (PCM) 墙面板模块为建筑加热提供了更好的热响应. -尿素复合材料和优化的设计增强了能量储存和热舒适性,降低了能源消耗.
科学领域:
- 建筑科学 建筑科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 能源工程 能源工程
背景情况:
- 阶段变换材料 (PCM) 对建筑物中的热能存储 (TES) 是有前途的,但面临着低导热率和泄漏等挑战.
- 由于不易燃性和成本,无机PCM对建筑具有吸引力,但其应用受到性能问题的限制.
- 现有的PCM-TES系统在充放电周期中难以满足动态热需求.
研究的目的:
- 提出一种新的集成电气PCM墙面板模块,用于高效的空间加热,具有快速的动态热响应.
- 为了研究墙面板模块中-尿素PCM复合材料的电荷-放电特性.
- 为优化建筑外设计提供指导,使用PCM用于隔热和储能.
主要方法:
- 基于度-度方法的数学传热模型的开发.
- 使用ANSYS软件对模块的充放电特性进行数值模拟.
- 对不同度和不同层厚度的尿素PCM复合物的实验研究.
主要成果:
- 30%的尿素混合比将融温度降至~30°C,与室内热舒适区保持一致.
- 降低PCM层厚度减少了融时间,并增加了充电期间释放的热容量.
- 一个20毫米的PCM层与150W/m2加热保持舒适温度12.1小时,显著提高循环效率.
结论:
- 拟议的电动PCM墙面板模块证明了用于空间加热的有效动态热响应.
- 优化PCM成分 (例如,-尿素比) 和设计参数 (例如,层厚度,加热元件放置) 对于性能至关重要.
- 这种集成模块为新建和改造建筑物中的节能和热舒适提供了可行的解决方案.
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