脂酸类相变材料在节能建筑中应用的可行性研究

目的 对脂酸类相变材料的低共熔混合物的热物性进行试验测试和理论分析预测，得到脂酸类相变材料在建筑围护结构中的应用条件。分析其降低建筑能耗的可能性．方法 理论分析了脂酸类物质中的癸酸和月桂酸的低共熔混合物的熔点和相变潜热，通过差示扫描量热法对低共熔混合物及由其构成的相变墙板的热物性进行了试验验证．结果 癸酸和月桂酸的低共熔混合物的试验测试值与理论计算值基本吻合．结论 提出了相变材料在节能建筑中应用的要求，在建筑围护结构中。加入癸酸和月桂酸的低共熔混合物，可大大减少采暖空调负荷，降低空调系统耗电量，实现建筑节能的目的。     

夏季工况相变墙房间蓄冷特性分析

目的利用户式空调蓄冷,进行普通墙房间和相变墙房间夏季工况蓄冷时间规律的实测分析.方法以温度、热流巡检装置对实验房间的温度场和热流变化进行测试,得到在夏季工况下相变储能墙板对室内温度变化的影响情况.结果通过对夏季工况下普通墙房间和相变墙房间室内热性能参数的实测对比分析,得到相变墙房间中的相变墙板会减小室内温度波动,降低由室外通过围护结构向室内传递的热量,相变墙房间空调的启停次数要明显小于普通墙房间空调的启停次数,5h的蓄冷时间会得到较好的效果.结论在建筑围护结构中,加入相变储能构件,具有调节室内温度,提高室内热舒适性的特点,同时还能降低空调设备的开启频率,减少设备初投资和运行费用,并且能够对电力的“移峰填谷”起到一定实际作用.     

夏季昼夜温差较大地区相变墙蓄冷可行性分析

目的把相变储能技术应用在夏季昼夜温差较大地区，使相变墙夜间通过通风蓄冷。调节室内温度．方法从降低建筑能耗和利用可再生能源的角度出发，选取癸酸（CA）、月桂酸（LA）两种有机混合物作为相变材料，将建筑材料浸入有机相变材料中制成一种新型复合储能构件。对气象数据以及相变材料进行了分析和实验测试．结果通过测试可知选取的有机混合物的相变温度为18．491～24．262℃，符合室内舒适温度范围．通过对气象数据以及对相变材料的实验测试分析可知．昼夜温差较大地区夏季可以应用相变储能墙板实现夜间通风蓄冷，白天吸收室内多余的热量，调节室内温度，提高室内的舒适性．结论相变墙板的应用使室内和室外之间的热流波动幅度减弱。外扰作用时间被延迟，从而可以降低建筑物供暖、空调系统的设计负荷，达到节能的目的．     

基于空调蓄冷相变墙房间的热性能实验

目的测试在夏季空调工况下相变储能墙板对室内温度变化的影响情况．方法构建相变墙和普通墙实验测试房间，利用户式空调蓄冷，以温度、热流巡检装置对实验房间的温度场和热流变化进行测试，并对普通墙房间和相变墙房间室内热性能参数实测分析．结果相变墙房间的室内温度要比普通墙房间的室内温度低1～2℃，同时相变墙可以削减热流4．6W／m^2．结论在建筑围护结构中，加入相变储能构件，具有调节室内温度，提高房间的热舒适性的特点，同时还能降低空调设备的开启频率，减少设备初投资和运行费用，并且能够对电力的“移峰填谷”起到一定作用．     

新型Na2SO4·10H2O相变储能体系的制备

目的 为有效降低空调冷却水系统温度,制备出一种适用于空调冷却水池的相变储能体系.方法 在Na2SO4·10H2O中添加不同比例的添加剂进行测试,优选最佳配比;通过步冷曲线法测试相变材料的过冷度;应用DSC差示扫描量热法测试相变材料的相变温度和相变焓值.结果 通过优选测试,制备的以Na2SO4·10H2O为主体的相变储能体系,其熔点为26℃～28℃(峰值32℃),相变潜热值为134 J/g,满足作为空调冷却水冷源的使用要求.结论 新型相变储能体系改善了无机水合盐过冷度大和相液分离的问题,并降低了相变温度,相变温度范围适宜,相变潜热值较大.     

Mg-Zn-Sn 合金相变储热性能

利用真空快速磁感应加热炉制备Mg-Zn-Sn合金相变储能材料。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差式扫描热分析仪(DSC)等分析技术研究了4种不同配比Mg-Zn-Sn合金相变储能材料的微观结构和储热性能。结果表明:4种储热材料的相变温度在320～370?C之间,相变潜热随成分Zn和Sn的增加而增加,其中Mg-35Zn-35Sn(质量分数)合金相变潜热最高,为79.54 J/g。结合微观结构和相变潜热分析发现,在合金制备过程中,Mg和Zn形成金属化合物Mg2Sn,不利于合金材料的相变储能;合金材料在升温相变储能过程中,材料不会损耗。     

圆柱形壳管式相变蓄热单元的释热特性

为了推广太阳能季节相变蓄热热泵供暖系统在寒冷地区的应用,提出了适合该系统的圆柱形壳管式相变材料(Phase Change Material,PCM)贮热单元的结构形式;基于焓法建立了贮热单元的数学模型,并通过数值模拟研究了以CaCl2.6H2O为相变材料的相变蓄热单元的的释热特性及其随换热流体温度和流速的变化规律.研究结果表明:PCM在显热释热阶段温度变化快且释热持续时间短,而在相变潜热释热阶段,PCM温度变化慢且持续时间长;换热流体入口温度越高,释热速度慢且释热量越小.换热流体的流速越大则释热速度越快,流速越小则释热速度越慢.换热流体入口温度与流速是影响圆柱形壳管式相变贮热单元释热特性的重要因素.     

相变墙房间复合墙板性能优化研究

目的由于相变墙板特殊的传热性能及不同的外界条件，有必要对相变墙板性能进行优化，使得相变墙板在设计和使用性能上得到改善，方法通过计算基材和相变材料混合制得的相变墙板的当量导热系数、分析相变材料在相变墙板中相对密度与吸放热关系、利用拉式变换法给出板壁围护结构的传递矩阵．对相变墙房间的复合墙板性能进行优化研究．结果得到以石膏板为基材制得相变墙板的当量导热系数要大于以麦壳石膏板为基材的相变墙板的当量导热系数．从热流的角度分析，墙板厚度增加一倍在单位时间内单位面积通过墙板的传热量就会减少50％．结论选用导热系数大的基材有利于墙体中相变材料的蓄热和放热，及相变墙板的选择应尽量采用薄的、相变材料(PCM)相对密度大的墙板．同时为了获得对外扰较大的衰减和延迟应将相变墙板放在房间内表面．     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响。采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg（ΔT=100℃）,储热性能较好。     

新型相变储能电热地板采暖系统

目的建立新型的相变储能电热地板采暖系统，分析系统的热舒适性和移峰填谷效率．方法采用DSC差示扫描量热计法选取最佳相变材料，建立电加热相变储能电热地板采暖系统，利用数据采集系统采集采暖期内系统和室内外空气的温度变化等重要参数，统计分析．结果相变储能电热地板采暖系统具有与普通地板采暖系统相似的室内空间温度场分布规律，人体热舒适性好，在夜间低谷电时期加热相变材料蓄热。用于白天供热，移峰填谷效率为53％～67％．结论采用相变储能电热地板采暖系统方式的房间内温度场分布增强了人体的热舒适性．系统可利用廉价低谷电储存热能。在峰平时段释放热量，有效实现移峰填谷．对提高人们生活质量，满足舒适性与实现建筑可持续发展有积极意义．     

寒区相变墙板与电热膜采暖系统的匹配研究

相变储能技术的发展和昼夜电价分时制的实行为电采暖在北方寒区推广应用提供了可行性.数值模拟在初次和稳定蓄放热过程中,相变墙板温度和热流密度随时间变化,研究相变厚度、相变温度和相变半径对相变墙板传热过程的影响规律,并确定出适宜于寒区电热膜采暖系统的相变墙板,使该相变电采暖系统不仅具有热舒适性,而且能将夜间的低价电能储存起来供白天采暖用,降低电采暖系统的运行费,并对电网起到调峰作用,在宏观上具有节能效果.     

新型三元双向相变制冷模型的建立与数值模拟

目的结合峰谷电价、室外自然冷源和相变储能三种节能技术,研究开发一种新型的三元双向板壳式换热储能模型．方法选取癸酸和月桂酸的混合物作为室温相变材料,利用计算流体动力学（CFD）软件对制冷剂单独制冷、室外自然冷源单独制冷以及联合制冷三种过程进行了数值模拟,由模拟得到的制冷过程中的PCMs的液相分数及温度场分布图,分析了其换热机理．结果制冷过程进行4h后,联合制冷液相分数由1变为0,制冷剂单独制冷液相分数由1变为0．7,室外自然冷源单独制冷液相分数由1变为0．2．结论联合制冷中,相变材料与冷冻水换热和相变材料与冷空气的换热互相耦合,与制冷剂单独制冷和室外自然冷源单独制冷相比,缩短了制冷时间,提高了能源利用率．     

复合相变调湿材料的制备与热湿性能

制备一种兼具调热调湿功能的新型复合相变调湿材料（CMPCM）,该材料由相变微胶囊（MPCM）与多孔调湿材料合成。作为被动式节能材料,能够有效平抑室内温湿度波动和降低建筑能耗。其中,相变微胶囊由癸酸和十八烷酸的混合物为芯材、二氧化硅为壁材通过溶胶凝胶法合成,多孔调湿材料为硅藻土。通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）,正杯蒸发法和等温吸放湿法分析表征了复合相变调湿材料的组成结构、热性能、热稳定性以及传湿系数和湿缓冲值。DSC和TGA结果显示,复合相变调湿材料比普通相变材料有更小的过冷度和更好的热稳定性。传湿特性实验显示,该新材料比单纯的多孔调湿材料有更大的传湿系数和湿缓冲值。     

太阳能相变蓄能通风系统实验研究

针对太阳能通风的不稳定性和不可控性,提供一种利用太阳能作为热源,相变蓄热材料在日间进行蓄热,夜间利用储存热量热压通风的新型系统,使建筑物达到理想的通风效果。通过分别对相变温度为63℃、44℃的相变蓄热材料进行通风实验,得到不同相变温度下系统夜间通风量变化特性。结果表明,采用相变温度分别为63℃、44℃的相变蓄热材料棕榈酸和月桂酸,太阳能通风系统在夜间通风10 h累计通风量分别为806.6 m3、615.4 m3,单位面积水平集热面通风量分别为53.8 m3/h、41 m3/h。使用棕榈酸的通风系统效果要优于使用月桂酸。提出的太阳能通风屋顶结合相变蓄热系统能有效的强化建筑物夜间自然通风,改善建筑室内热环境,减少空调用能。     

膨润土/月桂酸/鳞片石墨定型储热材料的制备及性能

采用天然膨润土和月桂酸分别作为支撑基体和相变材料,通过真空浸渍法合成复合相变储热材料。结果表明,添加鳞片石墨不仅提高复合相变储热材料的导热特性,而且阻止相变材料从复合相变材料中泄露。制备的复合相变储热材料经历200次热循环实验后,仍具有较好的可靠性,具备在热能存储系统中应用的较大潜力。     

相变墙体与夜间通风改善轻质建筑室内热环境

将自制复合有机相变材料,与EPS保温材料相粘和,制作成轻质建筑用墙体材料,结合夜间通风技术,在重庆地区进行了含相变材料层和不含相变材料层轻质房间的室内热环境对比实验,以分析相变材料用量、相变温度及相变墙体结构等因素对相变墙体的蓄热、放热性能及对室内热环境的影响。实验结果表明：相变材料应用于轻质房间,能显著增强围护结构的热惰性,提高室内的热舒适性,采取夜间通风技术,可以有效地将日间蓄积的热量散至室外;含相变墙体材料房间与普通房间相比较,室内温度最高降低11℃左右,节能效果显著;室内平均温度符合《野营住房空间与环境参数限值》（GJB4306-2002）中6．2条规定的3级要求;相变材料用量及相变温度对室内温度的控制效果较为明显,采用不同的相变温度,并将相变墙体房间相变材料用量提高1倍,两轻质房间室内温差最大值从3℃增大至11℃左右;进行相变墙体结构设计时,采取不同相变温度的材料搭配使用可以大幅提高其使用效果。