不锈钢泡沫增强型相变材料胶囊直径对智能热砖热工性能的影响研究

《Scientific Reports》：A numerical study on the thermal buffering of bricks integrated with cylindrical phase change material capsules

　　

摘要

尽管砖体中嵌入的相变材料（PCM）已被证实可改善热质量，但在炎热气候下胶囊几何形状的影响仍知之甚少。本研究评估了集成不锈钢泡沫增强型圆柱形十七烷胶囊的智能热砖（TSB）的热工性能。利用经验证的CFD模型，我们探讨了其中一个关键却被忽视的参数——胶囊直径（2、3和4厘米）在不同峰值室外温度（20–40°C）下的表现。结果表明，与常规砖相比，PCM-泡沫胶囊可使室内峰值温度降低多达1.9°C，产生2–3小时的热滞后，并使热通量振幅降低35–40%。当峰值温度达到40°C时，4厘米胶囊使日耗电量降低了31%，从130 kWh/天降至90 kWh/天。我们得出结论，较大的PCM-泡沫胶囊具有更优越的热缓冲能力，确立了TSB作为提升炎热气候下能效与热舒适性的有效被动式解决方案的地位。