非理想相变控温混凝土温控机理研究

Non-ideal composite phase change materials (PCM) can be applied in concrete to control temperature indoors. Phase change material is added to fresh concrete when casting. Latent heat in phase change material is released or absorbed in a certain temperature range so as to control temperature indoors, improve thermal amenity of concrete building and reduce heating or air conditioning energy consumption in buildings...Temperature measurement system is designed to test non-ideal temperature field variation on phase-change concrete by real-time temperature monitoring system. Mechanism analysis and numerical simulation on non-ideal characteristics of phase-change concrete will be studied under different environmental conditions and different boundary conditions to obtain non-ideal phase-change model. Optimize the non-ideal phase change temperature control parameters, including latent heat of phase change materials, upper limit of phase change temperature, lower limit of the phase change temperature, temperature range of phase change, optimal phase change temperature point and content of phase change material. Experiments will be carried on mechanical properties, durability and microstructure of phase-change concrete. Experimental and theoretical study on mechanism of temperature-control for non-ideal phase-change concrete can provide a scientific basis and guidance to promote the application of phase change materials in building energy-saving.

将非理想特性复合相变储能材料掺入到混凝土中制备相变控温混凝土墙体材料，利用相变材料在特定温度范围的相变蓄放热效应，控制室内环境温度，改善混凝土建筑物的热舒适性，降低采暖或空调能耗，达到建筑节能的目的。.设计相变控温混凝土热环境试验，实时监测非理想相变控温混凝土中相变过程各区域温度场分布随时间的变化规律，对不同环境、不同边界条件下的相变控温过程进行机理分析和数值模拟，建立非理想相变储能混凝土的温控机理和模型，为非理想相变特性材料在混凝土中的应用提供预测、分析和评价依据。优化非理想相变控温参数，包括相变材料的相变潜热、相变温度上限、相变温度下限、相变温度变化范围、最佳相变控温点以及相变材料掺量等；测试相变控温混凝土的力学性能、耐久性能和微观结构。对非理想特性的相变控温混凝土相变控温机理的试验和理论研究，将为相变材料在混凝土墙体中的应用提供科学依据和指导，推动相变材料在建筑节能中的应用。

项目研究非理想相变复合墙体储能材料，利用非理想相变材料在特定温度范围的相变蓄放热效应，控制室内环境温度，改善建筑物的热舒适性。分析非理想相变复合材料温度场分布特征，建立非理想相变储能混凝土的温控机理和模型，为非理想相变特性材料在混凝土中的应用提供预测、分析和评价依据。.项目综合考虑墙体温控要求、材料内部温度梯度分布和外界环境条件等因素，配制复合相变温度范围在20-26℃之间的石蜡类相变复合材料。采用真空吸附法，将复合相变控温材料吸附在多孔骨料中，替代部分细骨料配制复合相变控温墙体材料。通过试验研究和数值模拟优化相变控温参数，考虑墙体混凝土控温要求、混凝土内部温度梯度分布和相变控温热效率。考虑的相变控温参数包括：相变材料掺量、相变潜热、相变温度范围、相变温度上限、相变温度下限和最佳相变控温点。.测试了相变控温混凝土的热工性能、物理力学性能以及耐久性能。结果表明：体积代砂法优于质量代砂法；相变控温混凝土或砂浆各龄期的抗压强度和抗折强度均有所降低，抗渗性提高、抗冻性和抗氯离子渗透性降低，石蜡相变控温砂浆导热系数略低于普通砂浆。测试分析了相变复合材料和相变控温混凝土热工性能，包括相变温度、潜热、比热容等性能。相变控温材料主要用于内墙控温材料，各项性能可满足建筑使用要求。.设置热源模拟混凝土环境温度变化的热环境，模拟不同条件下混凝土温度场变化趋势。利用热传导原理和差分解法的数值模拟计算混凝土内部温度场分布情况，计算分析了混凝土内部不同区域、不同时刻温度场分布情况；分析和研究了非理想相变控温混凝土温度场分布特征。.采用ANSYS进行数值模拟分析相变过程，对于ANSYS模拟得到的数据按评价指标定义进行提取归类，利用MATLAB对数据进行拟合回归。项目系统地分析了不同厚度材料的温度响应；分析了不同潜热材料的温度响应；分析了不同内对流换热系数条件下材料的温度响应；分析了不同外对流换热系数条件下材料的温度响应。并从理论上分析了，非理想相变材料在混凝土中的相变控温过程，建立了非理想相变材料在混凝土温度控制过程的模型，为非理想相变材料在混凝土中的应用提供了预测方法，建立非理想相变储能混凝土温度控制的分析和评价体系。