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摘要：建筑節(jié)能相變材料的儲能效果應用計算機模擬可將復雜的數(shù)據(jù)轉為可視化圖形，對實際的儲能效果研究起到指導作用。文章針對建筑節(jié)能相變材料的儲能效果進行分析、計算機模擬建筑節(jié)能相變材料儲能效果，利用可視化開發(fā)工具VisualC++與MATLAB混合編程實現(xiàn)計算機仿真模擬研究。

關鍵詞：建筑相變材料；儲能效果；計算機模擬；可視化

1.引言

隨著計算機技術的迅猛發(fā)展及全球能源危機的日益加劇，怎樣有效利用能源，使建筑能耗降低，增加室內熱舒適度，是建筑節(jié)能領域迫切需要解決的新問題。建筑節(jié)能相變材料采用相變調溫機理，通過儲能介質的相態(tài)變化來實現(xiàn)對熱能儲存，實現(xiàn)環(huán)境溫度變化而自動調節(jié)室內溫度，是建筑節(jié)能領域具有良好發(fā)展前景的一種新型建材。利用計算機模擬建筑節(jié)能相變材料的儲能效果，將抽象數(shù)據(jù)以具體可視化的圖形顯示，有利于人們針對建筑節(jié)能相變材料儲能效果的實際應用進行分析與研究。

2.建筑應用相變材料

根據(jù)蓄熱方式的不同，儲能材料可分為三類：潛熱儲能、顯熱儲能和化學反應儲能。相變儲能材料屬于潛熱儲能方式，利用材料自身相變過程中吸熱或放熱來進行儲能或釋能的，其材料蓄能密度大、效率高，吸熱或放熱不影響環(huán)境溫度變化，被廣泛用于太陽能利用、廢熱回收、智能空調建筑物調溫、控溫、工程保溫隔熱材料等各個領域。隨著科學技術的提高，相變儲能材料與傳統(tǒng)的建筑材料相結合，在生產、施工，尤其是節(jié)能等方面具有很大的優(yōu)越性，因此相變儲能材料的研究和應用是推動我國建筑節(jié)能深入發(fā)展的新途徑之一。將建筑儲能相變材料摻入到現(xiàn)有的建筑材料，使其具有良好的蓄熱性能。采用相變材料作為建筑的圍護結構，不但可以減少建筑物負荷和溫度波動，改善室內環(huán)境舒適度，而且可以減弱建筑物室內和室外之間的熱流波動幅度，延遲作用時間，降低建筑物供暖、空調系統(tǒng)的設計負荷，節(jié)約能源。

3.相變材料儲能效果的計算機仿真

用計算機來模擬建筑節(jié)能相變材料蓄能效果幫助了人們在實際應用中評價應用節(jié)能建筑相變材料的效果。為實現(xiàn)將儲能效果用計算機直觀的進行模擬仿真的目的，就需要將抽象化的效果用可視化的圖形表示出來，以便于對建筑節(jié)能相變材料的儲能效果的分析研究。在可視化開發(fā)工具VisualC++程序下調用MATLAB實現(xiàn)混合編程的計算機模擬技術，將MATLAB在數(shù)值計算、算法設計以及數(shù)據(jù)可視化領域的優(yōu)勢與VisualC++應用系統(tǒng)集成，主要有三種實現(xiàn)方式：第一種是利用MATLAB引擎；第二種是利用MATLAB自帶編譯器MCC；第三種是MATCOM轉化法。其中，最后一種采用MATCOM轉化法的方式，不僅可以生成可讀性好的代碼，而且可以實現(xiàn)圖形函數(shù)，另外還可以支持M文件編譯過程中的文件嵌套情況，實現(xiàn)脫離MATLAB環(huán)境。

4.實驗測試

在可視化開發(fā)工具VisualC++程序與MATLAB實現(xiàn)混合編程的計算機模擬技術，將抽象數(shù)據(jù)以具體的可視化圖形表示，用不同顏色的線條表示室外氣溫、使用建筑節(jié)能相變材料的結構室內氣溫和未使用建筑節(jié)能相變材料的結構室內氣溫，采用MATCOM轉化法實現(xiàn)。具體實驗數(shù)據(jù)如下列表格所示：創(chuàng)建data.m文件，根據(jù)表1和表2中的實驗數(shù)據(jù)定義時間t、室外氣溫w、未使用建筑節(jié)能相變材料室內氣溫m和使用建筑節(jié)能相變材料室內氣溫s。編寫語句：plot（t，w，‘r’,t,m,‘b’，t，s，‘g’）；在VC中利用MFCWizard創(chuàng)建一個基于對話框工程phase，其面板上添加ID為IDC_BUTTON1按鈕。將data.cpp文件中內容拷貝到voidCphaseDlg：：OnButton1（）。在VC中將庫文件和頭文件加入到工程中。在voidCphaseDlg：：OnButton1（）中分別添加初始化類庫調用函數(shù)“initM（MATCOM_VERSION）”和一個結束類庫調用函數(shù)“exitM（）”。最后運行程序，點擊Draw按鈕，即可顯示圖形。

5.結束語

伴隨著建筑節(jié)能相變材料的普遍推廣，計算機模擬實現(xiàn)建筑節(jié)能儲能效果的可視化操作有著廣泛的應用前景。建筑物中廣泛應用PCM建筑節(jié)能相變儲能材料可以大大減少用于加熱或制冷的幾乎一半電力能源消耗。采用DOE-2與AUTOCAD進行智能化集成，將計算機模擬繪圖機制將輸出數(shù)據(jù)以模擬測繪動態(tài)圖形顯示。這種建筑節(jié)能相變材料儲能效果利用計算機模擬將看不見的效果用實際可視化的圖形表示，便于分析研究。但在我國建筑節(jié)能計算機模擬領域還有很大提升空間，對建筑節(jié)能相變材料儲能效果的計算機仿真無疑對建筑節(jié)能起到很大的推進作用。

參考文件

[1]管昌生,徐鵬.建筑相變材料計算機模擬應用研究展望[J].福建電腦.2007.3

[2].趙豐東.相變儲能建筑材料的應用與展望[J].新型建材與施工技術.2005.4

[3]李志宏.計算機模擬在材料研究中的應用[J].重慶工學院學報（自然科學）.2017.12

[4]崔嵬.相變蓄能材料在建筑節(jié)能中的應用[J].節(jié)能與環(huán)保.2007.5

作者:段淼 單位:吉林建筑大學電氣與計算機學院