低温热水有源相变墙体辐射供暖的模拟研究

针对低温地板辐射供暖系统应用中的问题,提出了低温热水有源相变墙体辐射供暖新系统,介绍了新系统工作原理及特点;基于相变墙体传热过程的分析,建立了相变墙体蓄、放热过程的传热模型,并应用FLUENT软件对某相变墙体连续4d的周期性蓄、放热特性进行了模拟计算。结果表明:在非对称相变墙体的周期性蓄、放热过程中,左、右两侧墙面的最高温度及最低温度分别为24.8、22.8、23.7、22.5℃,最大及最小热流密度分别为81、65、56、52 W/m2,为低温热水有源相变墙体辐射供暖技术的应用提供了理论基础。     

主动式太阳房相变蓄热地板供暖实测研究

本实验考虑到建筑本身的节能,采用了保温、隔热性能良好的高性能围护结构搭建了主动式太阳房,以太阳能热水为热源,实验房的2个房间分别采用相变蓄热地板供暖系统与干式地埋管地板供暖系统,实测了2种地板供暖系统的蓄放热性能以及其对房间热性能的影响。运用相变蓄热地板供暖的房间,提高了室内最低温度的同时,温度波动减小了3.5℃,铺设的相变材料利用率较高。可根据需要进行自动调节的主动式太阳房供暖系统与相变蓄能地板的结合应用达到了节能降耗和提高房间舒适度的效果。     

蓄能地板采暖中相变材料模块的优化配置研究

本文首先通过对一种含有相变材料封装模块的采暖地板的蓄、放热过程进行数值模拟,分析了蓄能地板内填充PCM起到的转移热量、平抑温度变化率及调节地板表面温度的作用.而后从满足地板供热的使用条件、实现蓄、放热所需的时间、保持地面温度均匀性以及使储能材料充分相变最大限度地发挥潜热功能等几方面出发,探讨得出了蓄能地板内填充PCM模块的数量以及模块放置位置(S值)的取值与蓄能地板热性能及PCM利用率等因素之间的关系,并给出了在本模拟条件下,所研究蓄能地板结构PCM模块放置位置的推荐方案设计.     

地板采暖系统用复合相变砂浆填充材料研究

阐述了相变砂浆作为填充层材料在地板采暖中应用的意义,采用溶胶-凝胶法制备了以二氧化硅为载体的复合有机相变颗粒材料,配制了相变石膏砂浆.利用地板采暖试验间进行了相变砂浆和普通砂浆的地板采暖试验,以验证相变砂浆地板采暖系统的蓄放热性能,并对地板表面和室内的温度影响进行了试验分析.通过试验验证了新型相变砂浆作为填充层材料应用到地板采暖是切实可行的,在较好改善室内温度环境的同时降低了地板采暖系统的荷载和厚度.     

相变材料蓄能采暖地板结构模型的探讨

本文探讨了利用相变蓄能材料的采暖地板的结构形式,建立起将封装相变蓄能材料的条状模块置于通热水盘管周围的蓄能地板结构模型,数值模拟了在不同的蓄能材料填充比例、不同的蓄能材料模块布置情况下,蓄能地板蓄、放热时间的规律和地板表面的温度变化情况,推荐出满足供热需求下、最佳的相变蓄能采暖地板的结构模型。     

新型相变材料QN-2的蓄放热特性研究

采用QN-2相变材料,设计并制作了同心套管式蓄放热单元,搭建了相变蓄热单元性能测试试验台,分别对在不同工况下的蓄放热进行了研究,分析了在改变热媒水的流量、进口温度变化、内管加入翅片的条件下对蓄放热过程的影响。研究结果表明:增大热媒水与蓄热材料的温差和热媒水的流量可以缩短蓄放热时间,在加入翅片的条件下对放热过程的影响没有对蓄热过程大。初步掌握同心套管式蓄热单元的蓄放热特性,为今后相变蓄热器的选型和性能的评估提供参考依据。     

热电热泵相变蓄热装置原理及性能实验

探讨了热电热泵相变蓄热装置的工作原理。对热电热泵相变蓄热装置蓄热、放热工况下相变材料(石蜡)温度、状态的变化及制热性能系数进行了分析。实验条件下,相变材料的相变过程明显,蓄放热效果理想。蓄热阶段,余热热源温度为32℃、工作电压为8V时,制热性能系数达到2.2;放热阶段,被加热冷风温度为25℃、工作电压为4V时,制热性能系数达到5.6。     

不锈钢球封装相变材料太阳能热水系统性能实验研究

对居住建筑集中式太阳能热水系统的蓄放热性能进行了研究,选取直径为60 mm的不锈钢球封装添加膨胀石墨的石蜡相变材料,对比了相变温度为55℃和60℃的相变材料在不同太阳辐照量情况下的相变水箱蓄热、放热和保温性能。以用户日最大需求为基准,对太阳能保证率进行了计算。结果表明:热水系统的蓄热时间为2.0～4.5 h;55℃和60℃相变材料对应的太阳能保证率平均值分别为75%和80%,相变蓄热效果好于无蓄热工况,且相变蓄热使系统的太阳能保证率有明显提升;相变温度为60℃的材料较适用于集中式太阳能热水系统。     

相变热回收式通风装置的研发及性能测试研究

随着建筑节能标准的提高,建筑外窗气密性要求不断提高。靠门窗渗透的自然通风量已不能满足室内空气质量的要求。采用机械通风的方式引入新风也存在着通风量的大小及通风模式会影响建筑节能的问题。为此,将相变蓄能技术应用于民用建筑的机械通风系统,研发出一种相变热回收式通风装置,以更好地解决室内空气质量和节能问题。所研发装置利用相变材料的蓄、放热性能,通过交替运行的通风模式,以及通风装置的不断循环,实现无管道式的相变热回收式建筑通风系统。主要采用实验研究的方法,在人工气候室内对研发样机进行了2个蓄、放热周期(4种工况)的测试研究。结果表明,相变热回收式通风装置的进口温度恒定、出口温度随时间不断变化,不同时间阶段呈现不同的变化趋势。第一时间阶段,即初始阶段,出口温度随时间变化剧烈,表明相变蓄能装置进入相变阶段,相变潜热量不断增大。第二时间阶段,即相变阶段,出口温度随时间呈线性变化,表明相变蓄能装置温度恒定,与空气流体发生稳定的相变传热。第三时间阶段,即完成阶段,出口温度变化小,基本接近进口温度,表明相变蓄能装置相变结束。从相变传热机理进行分析,固-液相变传热过程主要包括液态显热蓄(放)热、相变潜热蓄(放)热和固态显热(蓄)放热3个阶段,实验过程中出口温度随时间变化呈现出的几个时间阶段的不同规律,与相变传热机理有关联且相互对应。相变热回收式通风装置的风量恒定、不同进口温度工况下的对比数据表明,进口温度与相变温度的温差越大,初始阶段的出口温度变化越剧烈,相变阶段的出口温度线性变化率越大,且蓄、放热效率越高。进口温度与相变温度的温差约17℃时,蓄、放热效率分别达到56.2%(蓄)、50.8%(放)。     

高温相变蓄热电暖器蓄放热性能试验研究

对研制的高温相变蓄热电暖器的蓄放热性能进行了试验研究,结果表明该电暖器蓄热密度大,蓄放热性能稳定,蓄热时隔热性能好,放热时放热速率可满足普通供暖要求。     

相变微胶囊悬浮液在地板辐射采暖中应用的数值模拟研究

在传统地板辐射采暖系统流动工质中加入相变微胶囊,利用相变微胶囊的蓄热特性改善地板辐射的换热特性,并采用数值模拟对比分析了地板辐射采暖管道直管段和弯管段的换热特性。模拟结果表明:在工质入口温度和空气温度相同的情况下,加入相变微胶囊后,地板辐射采暖管道的管壁和辐射地表面温度高于无相变微胶囊的情况,表明相变微胶囊悬浮液的加入,可以改善地板辐射采暖特性,提高延长恒温时间,增加蓄热量,沿地板辐射管道的温度梯度变小,系统更为节能。     

填充相变材料建筑结构层蓄能的研究

分析了相变材料在建筑蓄能中的作用,对一种填充相变材料的建筑地面结构层蓄能过程进行了数值模拟研究,探讨了蓄能地面结构层内相变材料模块位置对结构层温度分布、蓄放热时间、供热工况以及相变材料利用率等因素的影响,得出在本模拟条件下满足所需功能蓄能采暖地板结构优化设计的方案.将模拟方案与实测结果进行对比后发现,两者的吻合程度较高.     

太阳能蓄能地板供暖技术的应用研究

介绍了太阳能蓄能地板供暖技术在天普太阳能楼的应用情况,测试了蓄能地板供暖系统在蓄、放热时间内的室内温度、地面温度、地板供回水温度等参数,结果表明室内温度波动较小、稳定性好.     

填充板状定形相变材料蓄热槽蓄/放热特性实验研究

对填充了板状定形相变材料、以水作为热媒的蓄热槽的蓄/放热特性进行了实验研究;重点考察了热媒的流速、流动方向及进口温度的变化对蓄热槽蓄/放热特性的影响,认为在蓄热过程,热媒在蓄热槽内的流动方向宜上进下出,放热过程则相反;热媒进口温度和速度对栽蓄热槽的蓄/放热时间都有影响,前者的影响更为显著.     

冷凝蓄热器蓄放热过程模拟研究

为解决传统单级压缩空气源热泵在严寒地区制热性能差、极低环境温度下无法运行的问题,提出了一种基于相变蓄热的空气源热泵联合低温热水地板辐射供暖系统.通过构建系统模型,对关键部件冷凝蓄热器的蓄放热过程进行了研究,分析了冷凝蓄热器的动态运行特性.研究结果表明:冷凝蓄热器连续蓄热14 h后,平均蓄热功率为7.19 kW,COP为...     

蓄热式换热器周期性换热过程的性能分析

针对暖通空调涉及的周期性换热过程(如相变地板、夜间通风、地埋管换热等)进行分析.周期性换热过程可视为等效冷源与等效热源之间非同时的换热过程,地板、土壤等中间媒介起蓄能和间接换热的作用.提出了整个换热过程的热阻分析方法,认为换热量由取热阶段流体与中间媒介表面换热过程、放热阶段流体与中间媒介表面换热过程及中间媒介自身导热过程三方面的热阻决定.计算得到地板白天蓄热夜间放热过程、夜间通风蓄冷过程、地埋管以年为周期的换热过程中,三部分热阻所占比例,分析了蓄热性能的制约因素,为蓄热式换热系统的设计与优化提供参考.     

相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟

以加装相变储热地板的建筑热环境控制为背景,采用Fluent软件对底部加装相变材料的低温热水辐射供暖二维方腔模型进行了数值模拟,该模型考虑变物性计算,并包含相变区及导热、固体壁面间辐射与自然对流的耦合换热。研究了相变材料的相变温度和导热系数对方腔内空气温度的影响。研究结果表明,提高相变材料的导热系数可使供暖系统的热惰性减弱,即加快单位时间方腔内空气的温升。拟合出了相变温度与方腔内空气温度的关系式。提出了一种新型地板蓄热结构,可加快方腔内空气温升,还可实现能源利用多元化。     

严寒地区空气-地源热泵耦合系统性能研究

提出一种结合相变蓄热地板的空气-地源热泵系统,为严寒地区机场辅助用房提供室内环境保障,满足供热、供冷和供生活热水的需求,采用数值模拟的方法研究其供暖期性能。相变蓄热地板能够对室内温度起到较好的调节作用,当室外温度为-25~-5℃时,有相变蓄热地板的室内温度在16.9~19.3℃范围内波动,满足人体舒适度的要求,对比无相变蓄热地板的室内温度,有相变蓄热地板的室内温差减小44%左右。室外温度对空气源热泵制热性能系数影响较大,制热性能系数随着室外温度降低而降低。在室外温度为-15℃时,空气源热泵的制热性能系数在2.3以上。随着室外温度降低,地源热泵的制热性能系数增加,室外温度低于-25℃时,地源热泵制热性能系数能够保持在4.4以上。供回水温差对地源热泵的制热性能系数影响较大,对空气源热泵的制热性能系数影响较小。当空气源热泵和地源热泵的启停切换温度为室外日平均温度-15℃时,整个供暖期热泵系统的平均制热性能系数最高达到4.2,最低为2.4,平均值为3.28。在保证土壤热平衡的前提下,通过调整空气源热泵和地源热泵的运行时间,优化了系统经济性和节能性。     

相变微胶囊硅藻土蓄热板材制备与性能研究

以正十八烷相变微胶囊为蓄热材料,制备相变微胶囊/硅藻土复合材料,并通过压模法制备相变微胶囊/硅藻土蓄热板材。采用差示扫描量热仪、电子扫描显微镜、傅里叶红外光谱仪测试分析复合材料性质,测试蓄热板材的导热系数,对蓄热板材进行蓄放热性能实验,分析其蓄热性能。结果表明:相变微胶囊/硅藻土复合材料熔化、凝固温度分别为25.64、24.04℃,熔化潜热、凝固潜热分别为59.51、56.97 J/g;蓄热板材在温度变化中有明显滞后性,有助于调节室内温度平衡。     

二元低共熔相变石蜡的制备及热性能研究

为降低用于建筑节能的相变石蜡的使用温度和成本,以2种相变石蜡为基材,采用步冷曲线法分析确定了2种相变石蜡的最低共熔配比,利用DSC、FT-IR和加热-冷却试验,研究了二元低共熔相变石蜡的热物性、结构特征及蓄放热性能。结果表明,二元低共熔相变石蜡的最佳配比为78∶22,相变温度为18.7℃,较单一相变石蜡有所降低,相变潜热为119.2 J/g,介于2种石蜡之间,2种石蜡共混后没有发生化学反应,保持了良好的相变蓄热功能。