蒸压加气混凝土：储热能力对热性能和热舒适性的影响外文翻译资料

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蒸压加气混凝土：储热能力对热性能和热舒适性的影响

建筑材料的蓄热能力会对建筑物的能耗和热舒适性产生重大影响。本文研究了储热能力与热性能之间的相关性。在Kloster Lehnin / Emstal（德国）建造了由蒸压加气混凝土（AAC）砖制成的测试建筑，其具有与墙壁，地板和屋顶相同的导热系数U。大楼的供暖和通风是自动控制的。自2017年4月以来，Xela和Kaiserslautern理工大学建筑物理/低能耗建筑部一直在监测试验大楼。通过测量和模拟研究了蒸压加气混凝土试验建筑的热性能和舒适性。将结果与具有相同几何形状和导热系数U的轻质建筑物的模拟进行比较。测试表明，与轻质结构相比，蒸压加气混凝土的蓄热能力对夏季热保护和建筑物的热舒适性有积极影响。在夏季，与轻质结构相比，蒸压加气混凝土增加的热存储容量提高了热舒适性。在加热期间，与轻质结构相比具有更高的热存储容量的蒸压加气混凝土建筑物提供了降低室内空气温度的较慢的优点。

关键词：蒸压加气混凝土；储热能力；热性能；热舒适性

1 绪论

在房屋的建造和翻新过程中，规划人员从建筑物理角度特别注意建筑围护结构的隔热质量。然而，在计划中经常忽略使用的建筑材料的蓄热容量对能量消耗和热舒适性的影响。在本文中，研究了蒸压加气混凝的蓄热能力如何影响夏季热保护和建筑物的热舒适性，与具有相同导热系数U的轻质结构相比。

在第一步中，呈现了由蒸压加气混凝土砖构成的测试建筑物。然后，显示测量结果并与具有实际和轻质结构的建筑物的模拟进行比较。最后，介绍了调查结果的摘要。

图1.由蒸压加气混凝土砖组成的建筑测试建筑

2 试验楼的概念

为了研究蓄热能力对建筑在实际条件下的热性能和舒适性的影响，并验证模拟模型，在德国Kloster Lehnin/Emstal的“Xela Technologie-und Forschungsgesellschaft MBH”研究公司的场地上建造了一座由蒸压加气混凝土砖构成的试验楼。自2017年4月以来，该建筑（见图1）已受到监控。

表1 真实测试大楼不透明组件的信息

图2 送风管内视图 图3 排气管内视图

2.1 构造细节

该试验楼的内部尺寸为2.74mtimes;2.74mtimes;2.80m，墙、屋顶和地板的导热系数U为0.23 W/（m²K）。根据DIN EN ISO 13786，试验楼的有效蓄热容量Crsquo;_有效为95 Wh/（m²K）。试验楼有一个东南方向的窗户，尺寸为0.885 mtimes;2.01 m，三层玻璃太阳能透过系数g为55%，导热系数Uw为1.10 W/（m²K）。不透明组件的参数如表1所示。

2.2 技术建筑设备

技术建筑设备包括测试建筑的加热、通风和照明调节部件。

使用最大容量为1000 W的电气翅片管加热元件实现加热。加热元件放置在窗户和房间中央之间。加热能力和室内空气温度由Pt100温度传感器调节，该传感器安装在房间中间，高度为0.60米。

为了确保测试建筑的通风受控，西南（下部区域）和东北外墙（上部区域）配备有墙壁开口。如图2和3所示，在这些开口中，管道安装有蝶形阀和致动器。此外，东北墙上的管道连接到外部风扇。这个风扇将空气从房间内部吸入室外空气，而外部空气则流经西南墙的管道进入房间。为了调节空气变化，在西南壁的管道中安装一个测量空气速度的热风速计。

2.3 测量技术

为了研究测试建筑的热性能，在建筑组件和房间中间安装了多个温度、湿度和风速传感器。此外，使用靠近测试大楼的气象站的数据来记录气候数据。

根据图4，借助于NTC传感器测量东东壁的横截面中的温度分布。在另一面墙上，用NTC传感器记录内外灰泥的温度。此外，还利用NTC传感器测量了地板的内外表面温度。并且使用NTC传感器记录屋顶横截面中的温度分布。

根据图5，在房间中央记录室内气候，用球形温度计测定平均辐射温度，用数字传感器测量温度、湿度和大气压力，用全向热风速仪记录气流。根据DIN EN 15251，测量技术安装在0.60 m的高度。此外，第二个用于确定温度、湿度和大气压力的数字传感器安装在1.10 m的高度。

图4 带NTC传感器的蒸压加气混凝土砖 图5 室内气候测量设备

3 测量试验楼和模拟间的比较

利用软件Sketch Up 2017和Trnsys 18，建立了由蒸压加气混凝土构成的带墙屋顶试验楼的仿真模型。该模型以56型TRNSYS（建筑）为基础，在仿真中实现了室内实测气温和换气率。天气数据是基于Kloster-Lehnin/Emstal试验大楼附近的实测气象参数和气象室的当前数据。

作为第一步，通过比较2017年4月至12月期间在不同情况下（加热至30°C，然后冷却至16°C，以检查冷却行为；夜间减少加热）测得的和模拟的室内空气温度，验证了模拟模型。根据图6–8，比较显示测量和模拟之间有良好的定性一致性。

图6 AAC试验楼室外气温（实测，蓝色）、室内气温（实测，红色）、室内气温（模拟，绿色）对比

图7 人工降温—AAC试验楼室外气温（实测，蓝色）、室内气温（实测，红色）、室内气温（模拟，绿色）对比

图8 夜间采暖减少——室外气温（实测，蓝色）、AAC试验楼室内气温（实测，红色）、AAC试验楼室内气温（模拟，绿色）对比

由于测量传感器受太阳直接辐射的影响，测量的室内空气温度有时会在早晨迅速升高或降低。从数量上看，夏季室内空气温度曲线的实测值与模拟值之间存在差异，有待进一步研究。总体上，确定了该试验楼的仿真模型能够可靠地验证。

第二步，在模拟模型中，用LWC代替墙和屋顶结构。不透明组件的详细信息见表2。导热系数u保持不变。试验楼有效蓄热能力C#39;有效总蓄热量从95 Wh/（m²K）下降到82 Wh/（m²K），变化幅度为16%。

表2 轻质结构试验楼不透明构件信息

图9 夏季采暖——AAC试验楼室外气温（实测，蓝色）、室内气温（模拟，绿色）、LWC试验楼室内气温（模拟，紫色）比较

在选定的时间段内，比较了AAC和LWC在试验楼的模拟结果。

图9显示了在炎热的夏季，两种被检查建筑类型的室内气温曲线。可以看出，与6月20日使用LWC的试验楼相比，使用AAC的模型中模拟的最大室内空气温度要低1.5 K左右。总的来说，曲线显示出良好的定量一致性。

两种结构类型之间的温差反映在测试建筑的预期热舒适性中。计算出的LWC模型中不满意的预测百分比（ppd）达到55%，而在使用AAC的试验楼中，不满意的预测百分比几乎不超过20%，如图10所示。

为了检查冷却性能，在12月将试验楼加热至30°C数天。之后，关闭加热，直到室内空气温度达到16°C。根据图11，带AAC的模型需要约48h冷却。考虑到LWC，仅26h后，必须再次打开加热装置。

最后，研究了夜间供热量减少对室内空气温度的影响。如图12所示，与LWC模型相比，AAC模型的试验楼温度更高。如预期的那样，带有AAC的测试建筑冷却速度较慢。

图10 夏季供暖——AAC试验楼（模拟，绿色）和LWC试验楼（模拟，紫色）不满意预测百分比的比较

图11 人工降温——AAC试验楼室外空气温度（测量值，蓝色）、室内空气温度（模拟值，绿色）和LWC试验楼室内空气温度（模拟值，紫色）的比较

图12 夜间采暖时间减少——AAC试验楼室外气温（测量值，蓝色）、室内气温（模拟值，绿色）和LWC试验楼室内气温（模拟值，紫色）的比较

4 总结

研究表明，在相同的热传导系数下，AAC的蓄热能力对建筑物的夏季热防护和热舒适性具有积极的影响。

在夏季，与LWC相比，AAC的蓄热能力有所提高，这有利于在晴天降低产生的最大室内空气温度，从而改善热舒适性。

在供暖期间，当使用夜间供暖时，与LWC相比，具有更高蓄热能力的AAC建筑具有室内空气温度冷却较慢的优点。

致谢

感谢谢拉科技有限公司以及德国联邦建筑、城市事务和空间发展研究所（BBSR）的支持。

可再生和可持续能源审查

热化学蓄热系统的最新进展

文章信息

文章历史：

2014年5月14日收到

收到修订后的表格

2014年7月16日

2014年8月16日接受

2014年9月14日在线发布

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资料编号：[1091]

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