相变蓄能建筑墙体研究进展

对相变材料在墙体中的封装方式(直接混合、宏观封装、微观封装和定形相变材料封装)、相变材料的种类和物性等方面的研究进行了归纳总结.从实验和模拟2个方面,对相变材料位于墙体表面和墙体内部影响室内环境和建筑能耗的研究进行了综述和评价.分析表明,微观封装和定形相变材料的封装效果较好;墙体用相变材料的相变温度一般在20~30℃范围内;相变材料层在墙体中的安装位置可分为墙体表面和墙体内部2种,但相变材料层在墙体内的最优位置并不固定,受相变材料物性、墙体材料以及室内外环境工况的影响.通过相变材料与墙体合理高效的结合,可充分发挥相变材料的高蓄热特性,提高墙体的热性能,达到调节室内环境温度、降低建筑能耗的目的.     

热激活相变复合墙体动态热特性与节能潜力

为提升老旧建筑热工性能,基于中国北方清洁供暖背景,提出一种利用夜间低谷电力制取低品位热水作为热源,进行蓄能的热激活相变建筑系统。建立了典型热激活相变复合墙体传热模型并与参照实验进行验证,在寒冷地区供暖季气候条件下,模拟分析了管间距、相变层厚度和朝向等因素对复合墙体热特性以及节能潜力影响。结果表明：将集成内嵌管的相变夹层置于墙体与外保温之间具备技术可行性,可大幅提升墙体热工性能;以南墙为例,因墙体引起的热负荷和一次能源消耗分别减少105.5%和14.07%;管间距相比相变层厚度影响更为明显,综合考虑热阻及蓄放热特性,管间距100 mm和相变层厚度30 mm较优;朝向对复合墙体影响较大且北墙提升最为明显,与南墙相比其一次能源消耗和运行费用减少率分别高出20.3和9.0个百分点。研究结果为热激活相变围护结构设计及其在清洁供暖和超低能耗建筑应用中提供了参考。     

相变蓄能石膏板在建筑围护结构中的热影响分析

在实验室搭建了简易的实验装置,利用敞开式热箱法对相变石膏板的隔热控温特性进行了实验研究,然后利用焓法模型和有效热容法模型对相变墙板的动态传热过程进行了模拟计算,得到焓法模型计算结果更加符合实验值.利用焓法模型对相变墙房间与普通墙房间的室内获得热量进行模拟对比,研究结果表明,在同样的加热和散热条件下,相变蓄能石膏板比普通石膏板具有更强的蓄放热能力,夏季当相变墙体相变温度为26℃时房间节能效果最好,能够使室内获得热量减小37.73％;冬季当相变墙体相变温度为7℃时房间节能效果最好,能够使室内获得热量减小28.71％.     

既有建筑嵌管式相变复合墙体夏季热特性研究

管道嵌入式建筑围护结构作为一种重质热激活建筑系统(TABS),由于其管道内嵌于建筑围护结构内部,故目前在既有建筑改造中应用较少.本文提出了管道嵌入式相变复合墙体(PEPCW)的概念,其主要利用基于宏观封装的嵌管式相变板代替传统嵌管夹层,并将嵌管夹层移至承重层外侧,为解决既有建筑改造中应用这一技术提供了创新解决思路.本文...     

相变蓄能材料对空心砌块外墙的热响应实验

以癸酸作为相变材料,分别将癸酸放在空心砌块左侧和右侧的孔隙中,将不同构造的相变砌块砌筑成墙体,通过变温热箱法对普通砌块墙体和不同构造的相变砌块墙体进行实验,对比不同构造的相变砌块墙体的传热性能及节能性,确定相变材料在砌块中的最佳摆放位置。研究表明:相变砌块墙体内表面温度波幅的衰减倍数是普通砌块墙体的3.8~4.4倍,其内表面温度波幅的延迟倍数是普通砌块墙体的8~12倍,衰减和延迟现象较普通砌块墙体显著;通过普通砌块墙体内表面的热流密度是通过相变砌块墙体内表面热流密度的3.0~3.9倍,与将相变材料放在靠近室内侧的孔隙中的砌块墙体相比,将相变材料放在靠近室外侧的孔隙中的砌块墙体,传热性能差,节能性好。     

空气源热泵相变蓄能除霜特性实验研究

为了解决空气源热泵除霜过程中能量来源不足而导致的各种除霜问题,提出了空气源热泵相变蓄能逆循环除霜方法.对一台额定功率为850 W的家用空气源热泵进行改造,并在人工模拟室内外环境的条件下进行实验.实验结果表明:蓄能除霜可以有效地提高除霜期间压缩机的吸排气压力,缩短除霜时间,减少除霜能耗.相对于常规除霜,在实验条件下,蓄能...     

反应温度对VO_2粉体相变性能的影响

以V2O5为原料,控制不同的反应温度,采用氢气还原煅烧的实验方法,获得了VO2相变化材料。对产品进行了颜色分析、质量分析、电阻分析、XRD分析和红外光谱分析。结果分析发现:随着反应温度从300℃增加到450-500℃左右时,产物逐渐由V2O5转变为VO2,从500℃增加到600℃左右时,产物逐渐由VO2转变为V2O3。结果表明500℃为较优制备温度。在此制备温度下,VO2温度突变区间为60-80℃。     

相变蓄能材料的包覆与性能测试

本实验用硅酸钠、二氧化硅为主要原料,氟硅酸钠为添加材料的复合浆体材料对相变蓄能材料进行了包覆,制备具有固定外观形状的固-液相变材料。实验采用不同实验配方进行包覆后,选择具有较好表观特征的配方进行力学性能测试,测试结果表明,以硅酸钠10ml,二氧化硅3g为主要原料,氟硅酸钠2g,氧化镁1g,盐酸1ml为添加材料配比的复合浆体材料是良好的包覆材料,包覆后的相变材料的维氏硬度为573(kg/mm2)。     

螺旋管式相变蓄能换热器的蓄冷特性

将螺旋管式相变蓄能换热器应用于太阳能-空气源复合热泵系统中,搭建了该系统的蓄冷试验台并进行蓄冷实验。通过实验测得了系统各测点的蒸发压力、冷凝压力以及所研究的相变蓄能换热器内部换热材料的温度。通过理论计算得出各环节的能量以及COP,并且绘制出了这些参数随时间变化的趋势图。最后分析了整个蓄冷实验过程中各个参数的变化规律和影响因素,总结了螺旋管式相变蓄能换热器的蓄冷特性。     

热端温度对热声发动机性能影响的数值研究

建立场协同模型,采用计算流体动力学(CFD)方法,对1/4波长驻波热声发动机进行二维数值模拟研究,分析不同热端温度下系统内声功率的变化情况以及板叠与气体工质间的对流传热特性。研究结果表明:波动压力与体积流率幅值随着热端温度的升高而不断增大,相位差随着热端温度的升高呈下降趋势,特定结构的热声发动机对应使系统声功输出最大的最佳热端温度;随着热端温度的升高,板叠与气体工质间的换热量也不断增大,且发现声功率并不与热流量成正比,板叠存在着固定吸热与放热区域。     

定形相变材料的热性能

定形相变材料在蓄热采暖领域有重要应用。分别用低密度聚乙烯和高密度聚乙烯为支撑材料制备了定形相变材料,分析了材料的均匀性和稳定性,讨论了材料中石蜡掺混比例的临界值,利用电子扫描显微镜、DSC2910差示扫描量热仪研究了其理化结构及热性能,并将定形相变材料与混凝土掺混,研究了其热性能。实验结果表明:高密度聚乙烯更适合做支撑封装材料,材料热性能和稳定性较好;定形相变材料和混凝土搀混后材料的单位体积蓄热量也有相当提高。     

被动式热激活复合墙体热特性实验研究

内嵌管建筑围护结构具备良好的节能潜力和设计隐蔽性,可利用低品位可再生能源隔绝室外气候对室内环境的影响,受到建筑师和工程师的共同关注.针对主动式热激活建筑系统存在的驱动耗能高、运行维护困难等问题,采用两相热虹吸回路替代传统显热热交换系统,提出被动式热激活建筑系统概念.设计并搭建了被动式热激活复合墙体模块检测平台,研究了冬季模式下热源温度和充液率对建筑集成用回路热管运行特性以及复合墙体热特性影响.蒸发器出口与冷凝器进口及出口的高差分别为2.1 m及1.5 m条件下的实验结果表明:不同热源温度条件下建筑集成用回路热管均可成功启动和运行,即使在25℃低热源温度条件下回路热管的启动速度值也可达0.06℃/s(此时充液率为60%),验证了被动式热激活建筑系统的技术可行性;不同热源温度下,最佳充液率并非固定值,约为116%,保温隔热情景或中性情景下可适当降低充液率以获得更快的系统启动速度,而在辅助供能以及直接供能情景下则需适当提高充液率以获得较低的注热热阻;冷凝段是制约被动式热激活复合墙体热传输效率的主要瓶颈,总热阻中冷凝器热阻占比最大,约为58.4%～94.4%;注入热量可以明显提升围护结构温度,...     

组件温度对球轴承热冲击流变润滑特性的影响

为了研究组件温度对球轴承热冲击流变润滑性能的影响,考虑轴承组件温度与供油温度之间的差异,采用Eyring剪稀流体建立了球轴承热冲击流变弹流润滑模型,利用多重网格方法与时变性、流变性和温度场的分析技术研究了组件温度对动态油膜热流变弹流润滑性能的影响,并对极端工况下的热失效现象进行分析.结果表明:滚动体温度越高,其油膜厚度及摩擦系数越小;在极端工况下,轴承内圈与滚动体之间出现了高压、高温和低膜厚现象;轴承内圈温度达到边界膜脱附时的第1临界温度,且轴承内圈与滚动体之间处于混合润滑状态.因此,分析滚动轴承的非稳态热流变弹流润滑特性时需考虑轴承温度场的影响.     

相变微胶囊半径及含量对织物热湿性能影响数值研究

为了指导织物内相变材料的设计,基于织物热湿耦合模型,发展了一个考虑附加相变微胶囊影响的织物内热湿传递模型．采用控制体积法和有限差分法对模型方程进行了求解．预测结果和实验数据吻合良好．基于所建模型,研究了相变微胶囊半径及含量对织物热湿性能影响．数值结果表明,在当织物温度达到相变材料（PCM）的相变温度区间时,相变材料具有延迟织物内温度变化作用．PCM半径越小延迟温度变化幅度越大,但延迟时间短．PCM含量越多延迟织物温度变化的效果越好．     

相变蓄能砌体外墙中间歇通风的热过程分析

基于焓法模型,利用Fluent软件模拟分析南京地区民用建筑南外墙在夏季典型气候与太阳辐射共同作用下,绝热材料发泡聚苯乙烯(EPS)与相变材料(PCM)在三排孔砌块中不同组合时,间歇通风风速变化对室内的热影响.结果表明:相变墙外孔中为保温材料、内孔中为相变材料(构造B)在流速为2 m/s时效果最佳,在此流速下稳定后的一个周期内,室内温度波动值与热流密度相对于无机械通风分别降低了67.5％和74.04％,且温度波动平均值等于相变温度31.1℃,这样能充分发挥相变材料的作用.     

控制轧制对高碳钢珠光体相变温度的影响

采用压力-膨胀仪测定了高碳钢经控制轧制后,在连续冷却下珠光体的相变温度;并分析了不同控轧参数对珠光体相变温度影响的规律。实验结果表明:奥氏体形变使连续冷却下珠光体的相变温度提高。     

用于墙体节能的相变多元醇体系热工性能研究

以实验方式,将新戊二醇(neopentylglycol,NPG)、季戊四醇(pentaerythritol,PE)和三羟甲基氨基甲烷(trihytdroxymethyl-aminomethane,TAM)作为研究对象,按照不同百分配比组成二元体系.在相变储热过程中研究了多元醇二元体系的相变温度和相变热,并研究了二元体系在相变墙体中使用的可行性,实验结果可为相变多元醇在建筑节能领域的使用提供依据和参考.     

控温热箱法相变墙体传热性能实验研究

以填有相变材料的空心砌块所砌成的相变南外墙为研究对象,利用控温热箱装置研究其传热性能。研究表明:相变墙体的热惰性强于普通墙体,相变墙体对温度和热流的衰减与外界温度波幅的大小和平均温度有关,当外界温度波幅越大、外界平均温度与相变材料平均温度越接近,相变墙体对温度和热流的衰减和延迟效果越明显。所以相变墙体适合用于昼夜温差较大的地区,当相变温度与外界日平均温度相当则节能效果较好。     

相变微胶囊对绝热喷雾吸收过程中热质传递特性的影响

通过在吸收工质中加入相变微胶囊,提高工质的有效热容,进而减少溶液循环量和雾化功耗。建立了溴化锂溶液绝热喷雾吸收模型,分析了相变微胶囊对绝热喷雾吸收过程的雾化功耗与吸收时间的影响。研究结果显示：相变微胶囊的加入有助于减少相同制冷量下雾化功耗,但同时需要更长的吸收时间。