CN111610221A - 一种计算相变材料节能效率的系统及方法 - Google Patents

一种计算相变材料节能效率的系统及方法 Download PDF

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滕伟广
李帆
陈红霞
武高峰
武发德
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Abstract

本申请公开一种检测相变材料调温性能的系统，所述系统包括相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中，所述相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括相变建筑材料；所述数据检测装置包括设置在所述相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；所述温度控制装置设置在所述相变房屋的内部空间，用于调控所述相变房屋的温度。本申请还提供一种检测相变材料调温性能的方法。本申请通过计算相变房屋的真实电耗来反应相变房屋的节能情况。

Description

一种计算相变材料节能效率的系统及方法
技术领域
本申请涉及相变材料领域，尤其涉及一种计算相变材料节能效率的系统及方法。
背景技术
建筑是相变储能材料最具应用价值的领域之一，提高建筑领域能源使用效率，降低建筑能耗具有显著的经济效益和社会影响。相变储能建材对建筑能耗影响具体有多少，目前国内外模拟软件有许多，建立模型房间，计算相变建筑节能效果的研究也很多，其节能效果10％～40％，但相变储能材料应用于建筑中，其形式、结构复杂多变，模拟或模型已不足以体现实际情况。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
为了解决现有技术中的不足，本申请提供了一种计算相变材料节能效率的系统及方法，所述系统采用不同类型的围护结构，并将相变石膏板应用在这些建筑中，长期监控室内外的温度、湿度等指标，收集建筑能耗指标，为建筑节能评价、工业化生产应用、开发新的储热材料提供技术指导。本申请可以更准确地模拟墙体结构及房屋构造，本申请通过计算相变房屋的真实电耗来反应相变房屋的节能情况。
具体地，本申请提供一种计算相变材料节能效率的系统，所述系统包括相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中：
所述相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括相变建筑材料；
所述数据检测装置包括设置在所述相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；
所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；
所述温度控制装置设置在所述相变房屋的内部空间，用于调控所述相变房屋的温度。
在本申请中，所述相变房屋为钢结构、钢混结构、钢混框架结构、框架剪切力结构或砖混结构。
在本申请中，所述相变建筑材料可以包括相变石膏板、相变混凝土、相变抹灰石膏、相变地板、相变调温盒中的任一种或更多种。
在本申请中，所述相变建筑材料中包括相变材料，所述相变材料的焓值为100kJ/m2～500kJ/m2，导热系数为0.05W/m.K～0.50W/m.K。
在本申请中，所述温度控制装置可以包括供暖设备、制冷设备及通风设备中的任一种或更多种。
在本申请中，所述相变装置中布置有1-20个温度检测点，每一温度检测点包括至少一温度传感器，通过光纤将所述温度传感器检测的数据传输到所述数据存储装置。
在本申请中，所述温度检测点布置在以下位置中的至少一处：所述相变房屋的内部空间中、所述相变房屋的主体朝向所述内部空间的一侧、所述相变房屋的主体内、所述相变房屋的主体朝向所述相变房屋外部的一侧。
在本申请中，所述温度传感器可以包括黑球温度计，所述数据存储装置存储的数据包括黑球温度计检测到的温度数据。
所述黑球温度计可以记录室内温度及太阳辐射或墙体辐射温度的总和。
在本申请中，所述数据检测装置还包括用于检测所述温度控制装置耗电量的电耗检测设备，所述数据存储装置存储的数据包括所述温度控制装置的耗电量数据。
本申请中，所述电耗检测系统可记录开启控温系统时，能随时记录房间的电耗情况，可时时记录，包括电压、电流、有功功率、功率因数、频率、总有功电量等。
在本申请中，所述供暖设备可以是对流供暖设备或辐射供暖设备中的任一种或更多种。
在本申请中，所述供暖设备以空调为例，所述温度传感器可以放置在空调的入风口或出风口处。
在本申请中，所述数据存储装置对检测数据均为实时记录，并根据需求调节存储周期。
在本申请中，所述系统还可以包括：计算机以及相关软件，软件名称：相变石膏板验证房数据采集系统【简称：北新建材建筑能耗数据采集系统】V1.0，登记号：2018SR878235，No.03147718。
本申请还提供检测相变材料调温性能的方法，所述方法包括使用所述系统检测相变材料的在建筑中节能效率。
在本申请中，所述方法还包括设置对照系统，
所述对照系统包括非相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中：
所述非相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括非相变建筑材料；
所述数据检测装置包括设置在所述非相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；
所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述非相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；
所述温度控制装置设置在所述非相变房屋的内部空间，用于调控所述非相变房屋的温度。
在本申请中，所述方法还包括在相同条件下，检测所述系统和所述对照系统的节能效率。
本申请可直接通过房间电耗的多来来计算相变材料节能效率，所述方法包括使用本申请的系统计算相变材料的节能效率。
本申请的装置及方法可不受时间、地域的影响，随时根据当地环境进行时时检测，构建能够真正模拟建筑状态的测试用房，为未来各类板材、结构测试提供基地；提出相变石膏板在不同类型建筑围护结构中应用时对建筑节能影响的模型；搭建针对建筑节能表征的测试平台，为室内建筑节能提供依据。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是本申请的系统控温系统及温度监测点布置图，其中A：为控温设备，空调；B为控温设备，电暖器；测温点：1黑球温度计；2室内温度；3空调回风口温度；4空调出口温度；5东墙内测温度；6东墙外侧温度；7南墙外侧温度；8西墙外侧温度。
图2是本申请的相变房屋和对照房屋的耗电情况。
图3是非相变房屋的黑球温度、室内温度和西墙温度的变化。
图4是相变房屋的黑球温度、室内温度和西墙温度的变化。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图时本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请的检测相变材料调温性能的系统包括相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中：所述相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括相变建筑材料；所述数据检测装置包括设置在所述相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；所述温度控制装置设置在所述相变房屋的内部空间，用于调控所述相变房屋的温度。所述相变房屋和非相变房屋采用钢结构，相变建筑材料选用相变石膏板，其相变石膏板焓值为333kJ/kg，导热系数为0.2550W/mK，非相变建筑材料选用石膏板，其导热系数为0.2503W/mK。所述相变房屋中布置有1-20个温度检测点，每一温度检测点包括至少一温度传感器，通过光纤将所述温度传感器检测的数据传输到所述数据存储装置。在本申请中，所述温度检测点布置在以下位置中的至少一处：所述相变房屋的内部空间中、所述相变房屋的主体朝向所述内部空间的一侧、所述相变房屋的主体内、所述相变房屋的主体朝向所述相变房屋外部的一侧。如图1所示，A：控温设备，空调；B为控温设备，电暖器；测温点：1黑球温度计；2室内温度；3空调回风口温度；4空调出口温度；5东墙内测温度；6东墙外侧温度；7南墙外侧温度；8西墙外侧温度。
所述温度传感器可以包括黑球温度计，所述黑球温度计可以记录室内温度及太阳辐射或墙体辐射温度的总和。所述数据检测装置还包括电耗检测系统，可以检测房间内因电能消耗而产生的各种变化。所述电耗检测系统可记录开启控温系统时，能随时记录房间的电耗情况，可时时记录，包括电压、电流、有功功率、功率因数、频率、总有功电量等。所述温度控制装置可以包括供暖设备、制冷设备及通风设备中的任一种或更多种。所述供暖设备可以是对流供暖设备或辐射供暖设备中的任一种或更多种。所述数据存储装置对检测数据均为实时记录，并根据需求调节存储周期。所述系统还可以包括：计算机以及相关软件，软件名称：相变石膏板验证房数据采集系统【简称：北新建材建筑能耗数据采集系统】V1.0，登记号：2018SR878235，No.03147718。
本申请的方法还包括设置对照系统，所述对照系统包括非相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中：所述非相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括非相变建筑材料；所述数据检测装置包括设置在所述非相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述非相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；所述温度控制装置设置在所述非相变房屋的内部空间，用于调控所述非相变房屋的温度。
本实施例将相变房屋与非相变房屋放置在同一环境中，环境参数采用JTR13气象站(北京世纪建通科技股份有限公司)采集，信息包括温度、湿度、光照强度、风俗、风向、大气压强等；黑球温度计记录室内温度及太阳辐射或墙体辐射温度的总和温度；控温设备的温度传感器，以空调为例，可放置在空调的入风口或出风口处。1#为非相变房屋，3#为相变房屋。
以下关于相变材料验证平台试验房为例阐释了本申请的一般原理，但应当注意，本申请绝不限于相变材料验证平台试验房。
实施例1
采用空调作为控温系统，2018年1月11日-2月9日，使对照房屋和相变房屋保持在相同的温度，电耗情况如图2(DDS5188单相导轨式电能表XT/欣拓)。
由图2可以看出，除在空调启动时，3#的用电量一直小于1#，说明相变房屋节能。
实施例2
采用空调作为控温系统，2019年1月18日-21日，空调控温25℃，测定室内黑球温度、西墙温度、室内温度比对，如图3和图4。
由图3和图4可以看出，室内温度波动大于黑球温度波动，且1#温度大于3#温度波动，且墙体温度3#小于1#，说明相变材料已发挥作用，进行了储能功能。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种检测相变材料调温性能的系统，所述系统包括相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中：
所述相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括相变建筑材料；
所述数据检测装置包括设置在所述相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；
所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；
所述温度控制装置设置在所述相变房屋的内部空间，用于调控所述相变房屋的温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相变建筑材料包括相变石膏板、相变混凝土、相变抹灰石膏、相变地板中的任一种或更多种。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述相变建筑材料中包括相变材料，所述相变材料的焓值为100kJ/m2～500kJ/m2，导热系数为0.05W/m.K～0.50W/m.K。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述温度控制装置包括供暖设备、制冷设备及通风设备中的任一种或更多种。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相变房屋中布置有1-20个温度检测点，每一温度检测点包括至少一温度传感器，通过光纤将所述温度传感器检测的数据传输到所述数据存储装置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述温度检测点布置在以下位置中的至少一处：所述相变房屋的内部空间中、所述相变房屋的主体朝向所述内部空间的一侧、所述相变房屋的主体内、所述相变房屋的主体朝向所述相变房屋外部的一侧。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述温度传感器包括黑球温度计，所述数据存储装置存储的数据包括黑球温度计检测到的温度数据。
8.所述数据检测装置还包括用于检测所述温度控制装置耗电量的电耗检测设备，所述数据存储装置存储的数据包括所述温度控制装置的耗电量数据。
9.一种检测相变材料调温性能的方法，所述方法包括使用权利要求1至8中任一项所述的系统检测相变材料的在建筑中节能效率的系统。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括设置对照系统，所述对照系统包括非相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、数据存储装置，其中：
所述非相变房屋包括包括主体和内部空间，所述主体包括非相变建筑材料；
所述数据检测装置包括设置在所述非相变房屋的内部空间和/或主体内的温度检测点；
所述数据存储装置与所述数据检测装置连接，用于存储所述非相变房屋、温度控制装置、数据检测装置、当前环境温度中的至少一种的数据；
所述温度控制装置设置在所述非相变房屋的内部空间，用于调控所述非相变房屋的温度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法还包括在相同条件下，检测所述系统和所述对照系统的节能效率。
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