CN111610222B - 一种检测相变材料调温性能的系统及方法 - Google Patents

一种检测相变材料调温性能的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111610222B
CN111610222B CN201910432090.4A CN201910432090A CN111610222B CN 111610222 B CN111610222 B CN 111610222B CN 201910432090 A CN201910432090 A CN 201910432090A CN 111610222 B CN111610222 B CN 111610222B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
change
house
data
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910432090.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111610222A (zh
Inventor
武发德
李帆
陈红霞
滕伟广
武高峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing New Building Material Group Co Ltd
Original Assignee
Beijing New Building Material Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing New Building Material Group Co Ltd filed Critical Beijing New Building Material Group Co Ltd
Priority to CN201910432090.4A priority Critical patent/CN111610222B/zh
Publication of CN111610222A publication Critical patent/CN111610222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111610222B publication Critical patent/CN111610222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

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、透光装置、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；所述透光装置嵌入在所述相变房屋的主体上；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，用于存储所述数据检测装置检测的相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据。本申请还提供一种检测相变材料调温性能的方法。本申请的系统接近真实环境；采用光纤检测相变材料的温度变化；本申请可采集的数据量较大，可以获得更多关于相变房屋的信息。

Description

一种检测相变材料调温性能的系统及方法
技术领域
本申请涉及相变材料领域，尤其涉及一种检测相变材料调温性能的系统及方法。
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，本申请提供了一种检测相变材料调温性能的系统，所述系统可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。
具体地，本申请提供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、透光装置、数据检测装置和数据存储装置，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；
所述透光装置嵌入在所述相变房屋的主体上；
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，用于存储所述数据检测装置检测的相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据。
在本申请中，所述相变房屋可以为钢结构、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为相变石膏板、相变混凝土、相变抹灰石膏、相变地板中的任一种或更多种。
在本申请中，所述相变建筑材料中可以包括相变材料，所述相变材料的焓值可以为100kJ/m2～500kJ/m2，导热系数为0.05W/m.K～0.50W/m.K。
在本申请中，所述相变房屋可以布置有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，通过光纤将检测数据传输到所述数据存储装置。
在本申请中，所述温度检测点可以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，所述数据检测装置还可以包括温度传感器。所述温度传感器可以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，气象站可以布置在所述相变房屋的外部，气象站可以检测外部环境，包括温度、湿度、光照强度、风俗、风向、大气压强等；通过无线网络或存储设备将数据传输到所述数据存储装置。
在本申请中，所述透光装置为玻璃门和/或玻璃窗，所述透光装置的透光尺寸可调，调控范围在0m2～3.2m2之间。
在本申请中，所述系统还包括：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。
在本申请，所述光纤检测点的温度可以随时存储于计算机，可调节记录存储时间，可随时调取数据。
本申请还提供一种检测相变材料调温性能的方法，所述方法包括使用所述系
统来检测相变材料的调温性能。
在本申请中，所述方法还可以包括设置对照系统，
所述对照系统包括非相变房屋、透光装置、数据检测装置和数据存储装置，其中：
所述非相变房屋包括主体和内部空间，所述主体包括非相变建筑材料；
所述透光装置嵌入在所述非相变房屋的主体上；
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，用于存储所述数据检测装置检测的非相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据。
在本申请中，所述方法还可以包括在相同条件下，检测所述系统和所述对照系统的调温性能。
本申请的系统及方法可不受时间、地域的影响，随时根据当地环境进行实时检测，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。本申请的系统为包含相变材料的相变房屋，接近真实环境；采用光纤检测相变材料的温度变化；本申请在相变结构中的不同层中以及相变房屋的多个位置布置检测点来检测相变房屋的温度变化；由于本申请在相变房屋的不同位置布置检测点，可采集的数据量较大，可以获得更多关于相变房屋的信息。
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是本申请实施例1中的相变房屋和非相变房屋的温度变化。
图2是本申请实施例2中的相变房屋和非相变房屋的温度变化。
图3是非相变房屋中的石膏板两侧的温度变化，其中1#s1指的是1#房南墙中石膏板靠近室内的一侧，1#s2指的是1#房南墙中石膏板靠近室外的一侧。
图4是相变房屋中的相变石膏板两侧的温度变化，其中3#s1指的是3#房南墙中石膏板靠近室内的一侧，3#s2指的是3#房南墙中石膏板靠近室外的一侧。
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，下文中将结合附图对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、透光装置、数据检测装置和数据存储装置，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；所述透光装置嵌入在所述相变房屋的主体上；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，用于存储所述数据检测装置检测的相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据。本申请的方法还可以包括设置对照系统，所述对照系统包括非相变房屋、透光装置、数据检测装置和数据存储装置，其中：所述非相变房屋包括主体和内部空间，所述主体包括非相变建筑材料；所述透光装置嵌入在所述非相变房屋的主体上；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，用于存储所述数据检测装置检测的非相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据。
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。
本申请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；每个房屋内布置16个光纤测点，南墙、北墙从室内到室外分别有6个测点，室内东墙、西墙、房顶、室内4个测点，共计16个测点。光纤测点的数据每隔5min向计算机发送温度信号，并存储一次。存储每个房屋向南透光面积2m2，向北透光面积1.2m2，且透光面积可根据需求调控。1#为非相变房屋，3#为相变房屋。
分析数据时，可调节记录存储时间，可随时调取数据。
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。
根据本发明提供的数据，可从多个角度入手分析，相变房屋与对照房屋的区别，及相变房屋的运行情况。
实施例1：
分析不同天气情况下，相变房屋对室内温度调控情况分析；
2018年5月1日至2018年5月5日，朝阳透光面积为2m2，背阳透光面积为1.2m2，天气情况及室内温度信息如表1，室内温度波动曲线如图1
表1实施例1中的相变房屋和非相变房屋的天气情况和室内温度
Figure BDA0002068606300000051
Figure BDA0002068606300000061
结合图1和表1可以看出，天气晴时，相变房屋室内波动较非相变房屋室内温度波动范围小。
实施例2：
相似室外环境，不同透光面积下，相变房屋对室内温度调控情况分析
2018年4月11日至2018年4月13日，朝阳透光面积为0.7m2，背阳透光面积为1.2m2，2018年5月1日至2018年5月5日，朝阳透光面积为2m2，背阳透光面积为1.2m2，天气情况及室内温度信息如表2，室内温度波动曲线如图2
表2实施例2中的相变房屋和非相变房屋的天气情况和室内温度
Figure BDA0002068606300000062
结合图2和表2可以看出，在春季节中，较大的有效透光率可提升相变材料发挥作用。
实施例3：
测试相变房屋内的相变石膏板内侧和外侧的温度来进行相变石膏板状态分析。
同样是2018年5月1日-6日，南墙中石膏板两侧的温度，可用来评价石膏板的性能，其中1位置处为靠近室内的一侧，2位置处为靠近室外的一侧。 1#房的石膏板为非相变石膏板，其1位置处温度高于2位置处温度，说明热量从室内通过石膏板传递至石膏板，再向外传递；而3#室温温度波动小，且 1位置处温度低于2位置处温度，说明相变石膏板发生相变，会向外散热，减缓温度波动。具体数据如图3、4。
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 (9)

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、透光装置、数据检测装置和数据存储装置，其中：
所述相变房屋包括主体和内部空间，所述主体包括相变建筑材料；
所述透光装置嵌入在所述相变房屋的主体上；
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，用于存储所述数据检测装置检测的相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据；
所述相变房屋布置有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，通过光纤将检测数据传输到所述数据存储装置；
所述透光装置的透光尺寸可调，调控范围在0m2～3.2m2之间；
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；
所述系统包括还布置在所述相变房屋外部的气象站。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，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。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相变建筑材料为相变石膏板、相变混凝土、相变抹灰石膏、相变地板中的任一种或更多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述相变建筑材料包括相变材料，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。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述透光装置为玻璃门和/或玻璃窗。
6.根据权利要求1所述的系统，所述相变房屋内布置16个光纤测点，南墙、北墙从室内到室外分别有6个测点，室内东墙、西墙、房顶、室内4个测点，共计16个测点。
7.一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6中任一项所述的系统检测相变材料的调温性能。
8.根据权利要求7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、透光装置、数据检测装置和数据存储装置，其中：
所述非相变房屋包括主体和内部空间，所述主体包括非相变建筑材料；
所述透光装置嵌入在所述非相变房屋的主体上；
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，用于存储所述数据检测装置检测的非相变房屋温度的数据，及接收和存储当前环境温度的数据。
9.根据权利要求8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调温性能。
CN201910432090.4A 2019-05-22 2019-05-22 一种检测相变材料调温性能的系统及方法 Active CN111610222B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910432090.4A CN111610222B (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种检测相变材料调温性能的系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910432090.4A CN111610222B (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种检测相变材料调温性能的系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111610222A CN111610222A (zh) 2020-09-01
CN111610222B true CN111610222B (zh) 2022-04-15

Family

ID=72205320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910432090.4A Active CN111610222B (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种检测相变材料调温性能的系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111610222B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358940A (zh) * 2008-09-18 2009-02-04 中国建筑科学研究院 相变蓄热测试仪
CN101839873A (zh) * 2010-04-23 2010-09-22 中国建筑材料科学研究总院 相变调温建材热性能测试设备及测试方法
CN102590263A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 北京工业大学 一种测定复合相变储能材料相变潜热的装置与方法
CN103308550A (zh) * 2013-05-31 2013-09-18 中国建筑材料科学研究总院 相变储能复合材料相对导热系数测试方法
CN104792815A (zh) * 2015-04-20 2015-07-22 信阳天意节能技术股份有限公司 相变调温建材检测装置及其检测方法
DE102016010974A1 (de) * 2016-09-13 2018-03-15 Universität Augsburg Materialumwandlungs-Anordnung und Verfahren
CN109521049A (zh) * 2018-11-01 2019-03-26 中国建材检验认证集团股份有限公司 一种建筑保温材料节能率测量系统及测量方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358940A (zh) * 2008-09-18 2009-02-04 中国建筑科学研究院 相变蓄热测试仪
CN101839873A (zh) * 2010-04-23 2010-09-22 中国建筑材料科学研究总院 相变调温建材热性能测试设备及测试方法
CN102590263A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 北京工业大学 一种测定复合相变储能材料相变潜热的装置与方法
CN103308550A (zh) * 2013-05-31 2013-09-18 中国建筑材料科学研究总院 相变储能复合材料相对导热系数测试方法
CN104792815A (zh) * 2015-04-20 2015-07-22 信阳天意节能技术股份有限公司 相变调温建材检测装置及其检测方法
DE102016010974A1 (de) * 2016-09-13 2018-03-15 Universität Augsburg Materialumwandlungs-Anordnung und Verfahren
CN109521049A (zh) * 2018-11-01 2019-03-26 中国建材检验认证集团股份有限公司 一种建筑保温材料节能率测量系统及测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111610222A (zh) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Detailed energy saving performance analyses on thermal mass walls demonstrated in a zero energy house
Fang et al. The effect of building envelope insulation on cooling energy consumption in summer
Akbari et al. Peak power and cooling energy savings of shade trees
Geros et al. On the cooling potential of night ventilation techniques in the urban environment
Wong et al. A study of the effectiveness of passive climate control in naturally ventilated residential buildings in Singapore
Carlos et al. Real climate experimental study of two double window systems with preheating of ventilation air
Ascione et al. MATRIX, a multi activity test-room for evaluating the energy performances of ‘building/HVAC’systems in Mediterranean climate: Experimental set-up and CFD/BPS numerical modeling
Pekdogan et al. Thermal performance of different exterior wall structures based on wall orientation
Wang et al. A numerical study on optimizing the designs of applying PCMs to a disaster-relief prefabricated temporary-house (PTH) to improve its summer daytime indoor thermal environment
Alterman et al. A concept for a potential metric to characterise the dynamic thermal performance of walls
CN103033534A (zh) 一种围护结构隔热性能的检测方法及相关装置
Hes et al. A modelling method to assess the effect of tree shading for building performance simulation
CN102507906A (zh) 一种基于大范围土壤碳通量监测系统的wsn森林环境效益监测系统
CN202041839U (zh) 一种多状态监控自动窗系统
Moradi et al. Impact of typical and actual weather years on the energy simulation of buildings with different construction features and under different climates
Bashirpour-Bonab Simulation and optimization of energy consumption systems in buildings in varying climatic conditions
CN111610222B (zh) 一种检测相变材料调温性能的系统及方法
Zhu et al. Experimental study on thermal response of passive solar house with color changed
Truchet et al. Impact of thermal inertia coupled to natural night ventilation. A case study for a high performance building in continental climate
CN109298013A (zh) 一种建筑保温材料等效热阻测量系统及测量方法
Wati et al. Modeling thermal performance of exterior walls retrofitted from insulation and modified laterite based bricks materials
US20200088433A1 (en) Thermo Efficiency Measurement System
Wati et al. Energy performance of earthen building walls in the equatorial and tropical climates: a case study of Cameroon
CN209132188U (zh) 一种建筑保温材料隔热性能测量系统
CN111610221A (zh) 一种计算相变材料节能效率的系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant