1.相變墻體的產(chǎn)生對(duì)空調(diào)技術(shù)發(fā)展的定義
相變墻體的產(chǎn)生對(duì)空調(diào)技術(shù)發(fā)展的定義:相變墻體是美國80年代中期開始研究的一種建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu).是含有相變建筑材料的墻體.這種墻體由于相變材料的蓄熱特性,可以顯著減少夏季由室外通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室內(nèi)的傳熱。下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來分析[1]:
假設(shè)有一個(gè)由兩種材料構(gòu)成的建筑結(jié)構(gòu).厚度為2cm,其中第一種材料厚1/3,第二種材料厚2/3.再假設(shè)該建筑結(jié)構(gòu)有兩種型號(hào):1#.第一種材料為硬脂酸丁酯(熔點(diǎn)25.3℃),第二種材料為普通鉆土磚;2#.第一種材料為導(dǎo)熱系數(shù)與硬脂酸丁酯相同的非相變物質(zhì).第二種材料與1#的相同。開始時(shí)該結(jié)構(gòu)溫度為23℃。然后保持第二種材料側(cè)的壁面溫度不變,在該結(jié)構(gòu)的另一壁面上加一個(gè)恒定熱流(50w/m2).這樣就可以計(jì)算出通過該結(jié)構(gòu)的逐時(shí)導(dǎo)熱量.
結(jié)果發(fā)現(xiàn),在最初的15min內(nèi),通過1:構(gòu)件的熱流幾乎為零.而且直到1.8h后通過兩種型號(hào)結(jié)構(gòu)的熱流才相等;可見.由于相變材料的存在,通過建筑結(jié)構(gòu)的傳熱量可以大大降低.從而使建筑的冷負(fù)荷大大降低.這一點(diǎn)對(duì)于屋頂負(fù)荷占重要地位的建筑物而言,具有特別重要的意義.
相變墻體的出現(xiàn)對(duì)于空調(diào)技術(shù)今后的發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。首先,對(duì)于由這種相變墻體構(gòu)筑的建筑物,其建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起的空調(diào)冷負(fù)荷將比現(xiàn)有建筑物低得多、從而可以大大減少空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模.相應(yīng)地可以有效降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用:其次、由于相變墻體較大的蓄熱性能,可以在夜間充分蓄存冷量,用來全部或部分負(fù)擔(dān)自滅的峰值負(fù)荷,或者作為現(xiàn)有蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的輔助部分,減小該系統(tǒng)的蓄冷槽規(guī)模。再其次,可以根據(jù)需要,選擇在控制的室內(nèi)溫度下相變的材料,以維持墻壁的內(nèi)表而溫度為室內(nèi)溫度、提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性;最后,可以利用這種相變墻體作為被動(dòng)式供冷系統(tǒng)的蓄冷槽,改善被動(dòng)式供冷系統(tǒng)的使用效果.為該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供更好的基礎(chǔ).
2.亟待解決的問題
2.1相變材料的選擇
目前夏季晚間通風(fēng)利用的是夜間空氣的冷量,因此作為蓄冷介質(zhì)的相變材料的相變溫度不能低于空氣的最低溫度.如果空氣的最高溫度為36℃.日較差為9℃.則相變材料的相變溫度不能低于27℃,此時(shí)可以選為29℃.處于這一溫度下的相變材料有很多種,但是需要晚間通風(fēng)的建筑分布在不同地域,因此與之相配套的相變材料的相變溫度也不可能固定于某一值,這就要求相變材料的結(jié)構(gòu)調(diào)整比較容易.以便得到不同溫度下相變的物質(zhì)以適應(yīng)不同地區(qū)的使用.滿足這一條件的相變材料以線性烷基碳?xì)浠衔镒顬槔硐耄鼈兊南嘧儨囟入S碳鏈的長(zhǎng)短而有所不同.而且它們可由石油提煉中的副產(chǎn)品聚合而成[2],最終可以得到價(jià)格比較便宜的市場(chǎng)產(chǎn)品,這樣就為該新型建筑材料的開發(fā)、推廣應(yīng)用提供了前提條件.
2.2相變材料與建筑材料的結(jié)合
該新型建筑材料開發(fā)的重要環(huán)節(jié)在于如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有建材與相變材料的融合.這方面已經(jīng)作了大量的工作[2],他們提出了7種方法,其中有3種方法比較有效:①將相變材料吸入多孔材料中;②將相變材料滲透入聚合材料中;③將相變材料吸入分割好的特殊硅中。形成柔軟、可以自由流動(dòng)的干粉末,再與建筑材料混合!
從以上的分析中可以看到,雖然相變墻體的開發(fā)研制還有許多問題需要解決,但是它一旦投入使用,必然可以降低空調(diào)系統(tǒng)的投資與能耗,改善室內(nèi)環(huán)境,為空調(diào)技術(shù)的發(fā)展開辟新的空間。