石蜡储能颗粒粒度分布与相变储能复合石膏板导热系数的关系研究

以石蜡作为储能介质,不同粒径分布的轻质多孔陶粒作为吸附基体,通过包封制备定形相变储能颗粒,并以石膏为基体材料,制备了相变储能复合石膏板.采用数码相机及图像处理软件和导热系数测试仪分别测试储能颗粒的粒度分布和复合石膏板的导热系数;运用灰色关联原理分析计算储能颗粒的粒度分布与复合石膏板导热系数的灰色关联度,分析了储能颗粒各粒度级配与相变储能材料的导热系数的关系.结果表明,当温度在石蜡相变温度附近时,粒级为2～3 mm的粒子对储能复合石膏板导热系数有显著的增大作用;当温度远高于相变温度时,粒级为4～5mm的粒子对储能复合石膏板导热系数有较强的减小作用.     

相变储能复合材料相对导热系数研究

为了科学评价相变储能复合材料在建筑工程中应用的节能效果,根据相变材料的性质,从能量的角度提出了相对导热系数的概念及其测试方法——能量补偿法.利用自行研发的测试装置,对绝热材料导热系数参比板、普通石膏板、膨胀珍珠岩复合板以及相变石膏板进行了测试,并采用所述相对导热系数法来表征其导热性能.试验表明：所提方法不仅可测相变储能复合材料的相对导热系数,而且对普通保温材料也适用,能较好地实现相变储能复合材料的热工性能评价,为其在建筑节能工程中的应用提供技术支持.     

压力成型相变储能砂浆的热性能与力学性能

为协同提高储能砂浆的热性能与力学性能,采用压力成型方法制备了硫铝酸盐水泥基相变储能砂浆,并通过差示扫描量热法(DSC)、导热系数测试、红外热像法测试、强度试验及扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究了压力成型相变储能砂浆的相变潜热、相变温度、导热性能、储热能力、力学强度及微观结构.结果表明:该相变储能砂浆的界面结合紧密、密实度高、导热能力强,并且在等相变材料含量下,具有更高的力学强度;当相变材料质量分数为25%时,与浇筑成型相比,压力成型可使相变储能砂浆在10℃和30℃下的导热系数分别提高60.2%和69.1%,且28d抗压强度、抗折强度分别提高27.7%和40.0%.     

相变储能石膏板制备和性能的研究

采用十酸和十二酸作为相变材料,与二氧化硅复合制备相变蓄热复合材料。选取石膏板为基体,并采用直接加入法制备相变储能石膏板。测试结果表明,随着相变蓄热复合材料掺量的增加,相变石膏板的抗压强度逐渐降低;当相变蓄热复合材料掺量为15%时,相变石膏板的抗压强度为1.25 MPa;对其进行DSC分析,其相变温度为20.27℃,相变焓为9.52 J/g,具有合适的相变温度和较好的储热性能。     

脂肪酸和石蜡复合相变材料导热系数的研究

制备了23种石蜡、脂肪酸及石蜡-脂肪酸复合相变材料,测试了不同摩尔比下同种相变材料以及复合相变材料在不同测试温度下的导热系数。结果表明:同类相变材料的导热系数与相变温度成反比;对某一种相变材料,当其处于未发生相变的纯固态或纯液态时,导热系数基本稳定,试样温度变化对导热系数的影响不大;在经历500次储能/释能循环试验后,二元脂肪酸及工业石蜡-脂肪酸复合相变材料的导热系数随循环次数的增加略有降低,但降低率均在10%以下,有机复合相变材料具有良好的循环稳定性。     

稳态法和瞬态法对测试无机泡沫材料的适应性

泡沫材料导热性能评价与测试方法密切相关,为阐明瞬态法和稳态法对测试无机泡沫材料导热系数的适应性,在介绍两种导热系数测试方法原理基础上,以干密度200～300 kg/m3的自制泡沫地质聚合物和市售泡沫混凝土为研究对象,比较了两种测试方法对含宏观气孔（φ≥0.5 mm）的无机泡沫材料导热性能测试结果及其差异。结果表明：（1）在测试不同干密度等级无机泡沫材料导热系数时,稳态法比瞬态法低0.0085～0.0205 W/（m·K）,而且这种差别随材料干密度增大（导热系数增大）而增大;（2）干密度等级相同时,自制泡沫地质聚合物具有与市售泡沫混凝土相当或更低的导热系数,可望用于新型建筑保温材料;（3）稳态法比瞬态法更适用于具有宏观气孔无机泡沫材料导热性能测定。     

癸酸微胶囊相变储能砂浆板的温控模拟与验证

以癸酸微胶囊相变储能砂浆板为研究对象,采用试验测试结合数值模拟的方法,验证癸酸微胶囊相变储能砂浆板在建筑围护结构中的温控效果.结果表明:与未掺癸酸微胶囊时相比,掺入2%和4%癸酸微胶囊的相变储能砂浆板导热系数分别降低了8%和21%,而蓄热系数分别升高了3%和11%.在数值模拟与试验验证中,相变储能砂浆板平面温度呈梯度分布,平面整体温度差异不大;随着癸酸微胶囊掺量的提升,相变储能砂浆板在相同时刻的温度上升速度变慢,在同温度下需要的加热时间增加;与未掺癸酸微胶囊的相变储能砂浆板相比,掺4%癸酸微胶囊的相变储能砂浆板相变完成时间延迟20min左右,说明掺入癸酸微胶囊能使相变储能砂浆板的温度增长出现明显延迟,癸酸微胶囊相变储能砂浆板具有良好的温控效果,且该效果随着癸酸微胶囊掺量的增加而变得更好.     

建筑工程材料导热系数测定方法及影响因素研究

本文介绍了几种导热系数的测定方法,包括稳态法和非稳态法,并分析了影响导热系数高低的因素,主要包括含水率、密度、温度、结构和传热方向等,并通过试验进行了验证。     

基于正交设计的相变外墙对建筑热环境的影响分析

基于正交设计方法利用FLUENT软件模拟了相变石膏板的导热系数、相变半径、相变潜热、相变温度对复合相变混凝土砌块外墙房间热舒适性的影响,得到相变石膏板的最优方案,并与空心砌块房间和EPS外保温房间进行了对比。研究结果表明:导热系数、相变半径越小,相变潜热越大,复合相变混凝土砌块外墙房间越舒适;冬夏季工况下,相变外墙中相变石膏板的优化位置均为砌块内孔;优化后的复合相变混凝土砌块外墙房间的热舒适性优于空心砌块房间和EPS外保温房间。     

相变微囊复合建材制备及储放热研究

通过采用微乳化技术,将水分散于常温相变储能石蜡中;应用膜孔法,以海藻酸钠包封常温相变石蜡,制得储能微囊;将微囊与石膏基体复合后,制备得到储能建筑材料.研究发现:储能微囊为球形,其粒度分布范围窄;相变含水石蜡微囊储能建筑材料的储能密度得到显著提高,在低于常温相变石蜡固-液相变温度下,其导热系数减小,储/放热时间明显延长,对环境温度的变化响应滞后时间加大,维持恒定温度的时间得到较大延长.     

新型相变储能建筑材料的制备试验研究

通过实验得出了石蜡复合体系的相变温度、相变潜热值;对比了陶粒、高性能吸附剂对石蜡的吸附能力;测试了掺入相变储能骨料的水泥试件的强度、导热性能。结果表明：经过比较,低熔点的52号石蜡与27号液体石蜡的复合体系的相变温度低．热焓值更大;高性能吸附剂对石蜡的吸附性比陶粒更好;掺入适量的相变储能骨料对水泥试件的导热性没有很大影响,但在一定程度上会降低试件的强度。     

营造可持续建筑蓄能围护结构的新思路及新方法

随着能源供求失衡日益加剧,建筑蓄能节能的重要性不断凸显。营造具有高效蓄能及可调节能力的可持续蓄能围护结构,对于建筑节能具有重要意义。本文从居住者的热舒适需求出发,通过反问题思路,提出了被动式及主动式建筑中可持续室内环境营造的一些新思路和新方法。研究发现,被动式建筑围护结构理想热质体热性能具有相变材料的特征,即热容随温度的分布接近δ函数形式。并进一步开展了建筑用相变材料的研发及应用研究,研制了建筑用定形相变材料和微胶囊化相变材料,克服了传统相变材料易泄露和导热系数偏低等缺点。最后,提出了主被动式建筑围护结构和相变材料一体化的系统应用方案,并通过实验及模拟验证了其节能舒适效果,为相变材料和建筑蓄能围护结构一体化的设计及应用提供指导。     

Numerical simulation of phase change heat transfer of a solar flat-plate collector with energy storage

The technical feasibility of an innovative solar collector is studied in this paper. A phase change material (paraffin) is used in the solar collector to store solar energy. This type of system combines both collection and storage of thermal energy into a single unit. The major advantages of the phase change stores are their large heat storage capacity and isothermal behavior during the melting and solidifying processes. A negative aspect of paraffin is its low thermal conductivity which increases the melting and solidifying time for paraffin energy storage. In this paper, new aluminum foams infiltrated with paraffin are presented. It presents a two dimensional model describing the melting and solidifying processes of paraffin while accounting for both phase change heat transfer and natural convection. Apparent heat capacity method was used to simulate the melting and solidifying processes of paraffin. The simulation results show that the motion of the hot liquid paraffin plays an important role in increasing the heat transfer between paraffin and top surface of solar collector. The shape profile of the pure paraffin solid-liquid interface is determined by the synergistic relationship between its temperature and velocity field. Though aluminum foams impregnated with paraffin will limit motion of the hot liquid paraffin, the heat transfer ability is greatly improved. The distributions of the temperature in the paraffin with aluminum foams are more homogeneous compared with that of the paraffin without aluminum foams. Thus, use of aluminum foams infused with paraffin improves heat transfer and enhances paraffin’s melting and solidifying rates.     

Stearic acid/silica fume composite as form-stable phase change material for thermal energy storage

The aim of this research is to prepare a novel form-stable composite phase change material (PCM) for the latent heat thermal energy storage (LHTES) in buildings, passive solar space heating by impregnating of stearic acid (SA) into silica fume (SF) matrix through the technique of solution impregnation. The structure, thermal properties, thermal reliability, thermal conductivity and heat storage or release performance of the composite PCM were determined by scanning electron microscope (SEM), Fourier transformation infrared (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermal cycling test analysis technique. The results show that the form-stable composite PCM has the optimal effect, preventing the leakage of SA from the composite, emerges when the SA and SF mass ratio is 1:0.9. The SA loaded on the matrix surface by physical attraction with the mass ratio of 47% during the preparation process. The latent heat of the composite PCM is measured as 82.53 J/g for the melting process and 84.47 J/g for the freezing process, respectively, which indicate the heat storage ability of composite is connected with the mass ratio of SA in composite. The results of DSC, FTIR and thermal cycling test are all show that the thermal reliability of the composite PCM has an imperceptible change. The increase of thermal conductivity was also confirmed by comparing the melting time, freezing time and phase change time of the composite with that of SA. All of the conclusions indicate that the composite has a better thermal conductivity and good thermal and chemical stability.     

三套管相变蓄能换热器供热工况稳态模拟分析

三套管相变蓄能换热器在供热工况下运行时,外层水与中间层相变材料间的换热以及中间层相变材料与内层制冷剂间换热同时进行。建立了三套管相变蓄能换热器的数学模型,针对液态相变材料层引入了有效热导率,模拟稳态下传热温度场。三套管相变蓄能换热器的液态相变材料层增大了传热热阻,产生较大的径向温度梯度,但30min后相变材料层温度场即可达到稳态,制冷剂侧换热效果并未由于相变材料热导率低而有显著变化。     

不同因素对陶粒混凝土导热系数的影响研究

为了研究陶粒混凝土在不同影响因素下的导热系数变化规律,利用单因素试验方法,通过稳态法中的热流计法(DRPL-Ⅱ型导热系数测定仪)对陶粒混凝土试件进行了导热系数试验,考察了砂率、粉煤灰掺量、浸水时间三个影响因素对陶粒混凝土导热系数的影响。结果表明:陶粒混凝土的导热系数随着砂率的增大而减小;陶粒混凝土的导热系数随着粉煤灰掺量的增大而先减小后增大;陶粒混凝土的导热系数随着浸水时间的增加逐渐增大并趋于稳定。研究结果为陶粒混凝土结构内部温度场的精确计算以及保温隔热性能的控制提供更为重要的理论依据。     

脱硫石膏基相变储能墙体材料的制备及表征

通过步冷曲线法及差示扫描量热法对不同配比的癸酸-棕榈酸二元复合相变材料的热物性进行了试验研究,确定了癸酸-棕榈酸二元复合相变材料的最佳配合比;经测试其质量损失率,选择了最佳吸附材料和封装材料。以脱硫建筑石膏为胶凝材料制备相变储能石膏。性能测试分析结果表明,当癸酸和棕榈酸质量比为7∶3时,二元复合相变材料形成低共熔体系,温度最低点为26℃。相变储能石膏的比热容约为普通石膏的2倍,具有更好的储热性能。     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验.根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响.结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化...