含脂酸类相变材料的相变墙板热特性分析

目的进行含脂酸类PCM的相变墙板的热性能分析,探讨其热性能对减少建筑能耗,降低空调负荷的可能性.方法在充分考虑北方地区夏季昼夜的气候条件和国家节约用电的峰谷电价差政策的基础上,利用DSC进行相变储能材料性能测试与分析,优选出两种脂酸类相变材料,制成相变储能墙板,分析其热特性.结果确定了两种分别适合于北方寒冷地区夏、冬季节应用的脂酸类PCM混合物,它们的相变温度在北方地区实际室内空调设计温度范围内,具有很高的相变潜热,把相应的PCM溶入石膏板后具有较高的相变潜热,为充分利用北方地区夏季的夜间自然冷风和峰谷电价差政策提供了先决条件.结论相变墙板不但起到移峰填谷、减少建筑能耗、降低空调负荷、提高经济效益等作用,而且还会大大改善房间的舒适度,为北方地区的空调发展开辟新的空间.     

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．     

月桂酸-癸酸二元体系的固-液相平衡特性

介绍了月桂酸-癸酸二元体系相图的特点.用规则溶液模型预测相图中的液相线,分析了液相线方程中分子间相互作用能ue的作用和物理意义.根据月桂酸和癸酸分子的相对大小、结构特点,提出了简化液相线方程的方法,计算了混合物的液相线方程.实验研究月桂酸-癸酸混合物的相变特点,结果表明:月桂酸和癸酸中的杂质对混合物的相变温度有重要影响.     

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．     

一种新型固-固相变材料及其制备方法

本文根据相变传热的特点,建立了脂肪酸二元体系作为相变蓄热材料的传热模型,通过大量的实验验证了混合体系在融化和凝固过程中的热特性.通过DSC试验,对相变材料的相转变温度、焓变数值以及储热能力进行分析.现巳制备出二元相变体系(月桂酸:癸酸)的相变温度为21.31℃、焓变值153.17 J/g,复合相变体系的相变温度为23....     

用于外墙保温涂层的相变复合微骨料的制备及性能表征研究

将相变材料应用于轻质建筑围护结构外表面,可起到增大建筑热惰性的作用.以低温石蜡作为相变蓄热材料,采用真空吸附法与膨胀珍珠岩相结合,制备出石蜡-膨胀珍珠岩复合相变微骨料,再与环保涂料按照一定比例混合制成潜热蓄热型保温涂层.通过最佳配比量测试、SEM微观形态特征扫描、DSC相变热物性测试及红外波谱测试,对相变微骨料的相变过程、热物性及稳定性进行对比与分析.实验结果显示:1)相变复合微骨料的石蜡与膨胀珍珠岩最佳吸附比为1.9∶1;2)相变复合微骨料具有较高潜热蓄热性能;3)石蜡完全被膨胀珍珠岩吸附且没有空隙余留;4)相变复合微骨料具有很好的热物性和化学稳定性.因此,相变复合微骨料可作为一种热熔型保温基材与涂料混合构成新型外墙保温涂层.     

建筑围护结构冷负荷计算的理论模拟与试验

建筑围护结构冷负荷计算的准确性在空调系统设计中是非常关键的，当前工程人员普遍采用的经验估算法和概算法往往取值过大．从而导致系统投入运行后的效率不高．增加了额外的电能消耗，因此采取合适的理论计算方法实现空调系统节能具有实际意义．本文利用改进Z传递函数法建立了夏季空调建筑围护结构冷负荷计算的数学模型，并以单层玻璃窗为例安排试验进行验证，根据测试结果分析与理论值比较，认为该理论方法用于围护结构冷负荷计算是正确的。     

相变墙房间夏季夜间通风效果实验

目的 分析相变储能房间夏季夜间通风的降温效果,在节能的前提下提高房间的舒适度.方法 笔者将癸酸和月桂酸质量比66:34的低温共熔物封装到PE管中制作相变储能墙体,吸收夏季夜间室外空气的冷量,以降低白天房间室内温度.结果 相变墙房间白天平均温度和温度波动情况都明显优于普通房间,相同通风策略下,相变房间白天降温效果比普通房间更加明显,平均温度降低了2.16℃,相变房间降温幅度是普通房间的2倍.结论 在白天使室内与相变墙之间进行气流循环,能更加充分利用相变材料贮存的冷量,维持室内温度;相变储能墙体与夜间通风技术相结合,有助于降低室内白天温度.     

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.     

冬季工况下相变墙对室内环境影响的试验

目的 进行相变墙房间与普通墙房间温度场与热流变化的对比实验。分析冬季工况下相变墙房间和普通墙房间室内环境的变化规律，探讨相变墙对改善室内热环境，减少建筑能耗的可能性．方法 以电热膜为热源，建立相变墙房间和普通墙房间。利用温度和热流巡检装置对其进行温度和热流测试，分析相变墙房间和普通墙房间温度场和热流的变化规律．结果 通过相变墙房间与普通墙房间对冬季工况下室内热环境影响的实验分析，得到在相近的室外环境下，相变墙房间的室内温度波动幅度小于普通墙房间，相变墙房间与室外的换热量小于普通墙房间的测试结果．结论 在建筑围护结构中，加入相变储能构件，具有减少室内温度场的波动，改善室内热环境，降低建筑能耗的作用，同时可以节约设备的规模和配套的投资费用；对于电力采暖系统有一定的“移峰填谷”的效果．     

Thermal characterization of lauric acid and stearic acid binary eutectic mixture in latent heat thermal storage systems with tube and fins

In order to obtain the suitable phase change material (PCM) with low phase change temperature and improve its heat transfer rate, experimental investigation was conducted. Firstly, different mass ratios of lauric acid (LA) and stearic acid(SA) eutectic mixtures were prepared and characterized by differential scanning calorimetry (DSC). Then, the performance of eutectic mixture during charging process under different fin widths in vertical condition, and performance during charging and discharging processes under different inlet temperature heat transfer fluid (HTF) in horizontal condition were investigated, respectively. The results revealed that the LA-SA eutectic mixture had the suitable phase change temperature and desired latent heat for low-temperature water floor heating system. Wide fins and high inlet temperature HTF significantly enhanced the transfer rate and decreased the melting time.     

硬脂酸-月桂酸二元复合相变材料

以硬脂酸(SA)、月桂酸(LA)为原料,通过熔融共混法制备了二元脂肪酸相变材料。采用红外光谱(FTIR)、偏光显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)及温度记录仪分别表征了共混相变材料的结构、结晶形态、相变温度和焓值以及保温性能。FTIR表明共混相变材料中硬脂酸与月桂酸通过分子间作用力结合在一起;POM表明SA与LA在共混物中形成共晶结构,且随SA/LA质量配比的减小,结晶半径减小;DSC表明共混相变材料的结晶焓达到200J/g,随SA/LA质量配比的减小结晶温度先降低后升高,表现出低共熔物特征;步冷曲线表明,随SA/LA质量配比的减小,平台温度先降低后升高,且当SA/LA质量比为1/2时,温度平台为30.9℃,保温时间为25min,约为纯硬脂酸或月桂酸保温时间的2倍。     

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。     

Preparation and characterization of CA-MA eutectic/silicon dioxide nanoscale composite phase change material from water glass via sol-gel method

This work mainly involved the preparation of a nano-scale form-stable phase change material(PCM) consisting of capric and myristic acid(CA-MA) binary eutectic acting as thermal absorbing material and nano silicon dioxide(nano-SiO_2) serving as the supporting material. Industrial water glass for preparation of the nano silicon dioxide matrix and CA-MA eutectic mixture were compounded by single-step sol-gel method with the silane coupling agent. The morphology, chemical characterization and form stability property of the composite PCM were investigated by transmission electron microscopy(TEM), scanning electron microscopy(SEM), Fourier-transform infrared(FT-IR) spectroscopy and polarizing microscopy(POM). It was indicated that the average diameter of the composite PCM particle ranged from 30-100 nm. The CA-MA eutectic was immobilized in the network pores constructed by the Si-O bonds so that the composite PCM was allowed no liquid leakage above the melting temperature of the CA-MA eutectic. Differential scanning calorimetry(DSC) and thermogravimetric analysis(TGA) measurement were conducted to investigate the thermal properties and stability of the composite PCM. From the measurement results, the mass fraction of the CA-MA eutectic in the composite PCM was about 40%. The phase change temperature and latent heat of the composite were determined to be 21.15 ℃ and 55.67 J/g, respectively. Meanwhile, thermal conductivity of the composite was measured to be 0.208 W·m~(-1)·K~(-1) by using the transient hot-wire method. The composite PCM was able to maintain the surrounding temperature close to its phase change temperature and behaved well in thermalregulated performance which was verified by the heat storage-release experiment. This kind of form-stable PCM was supposed to complete thermal insulation even temperature regulation by the dual effect of relatively low thermal conductivity and phase change thermal storage-release properties. So it can be formulated that the nanoscale CA-MA/SiO_2 composite PCM with the form-stable property, good thermal storage capacity and relatively low thermal conductivity can be applied for energy conservation as a kind of thermal functional material.     

Microstructure and Characterization of Capric-stearic Acid/Modified Expanded Vermiculite Thermal Storage Composites

In order to improve the thermal storage capacity of expanded vermiculite(EV) based formstable composite PCM(FS-PCM) via organic modification of EV, first, EV was modified with a sodium stearate(Na St) as surface modifier, and organic EV(OEV) with hydrophobicity and higher adsorption capacity for fatty acid was obtained. A novel capric-stearic acid eutectic(CA-SA)/OEV FS-PCM with high thermal storage capacity was then developed. OEV and CA-SA/OEV were characterized by scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), differential scanning calorimetry(DSC), thermal gravimetry(TG), and thermal cycling test. Results showed that OEV has obvious hydrophobicity and a higher adsorption capacity for fatty acid. Its adsorption ratio has increased by 48.71% compared with that of EV. CA-SA/OEV possesses high thermal storage density(112.52 J/g), suitable melting temperature(20.49 ℃), good chemical compatibility, excellent thermal stability and reliability, indicating great application potential for building energy efficiency. Moreover, organic modification of inorganic matrix may offer novel options for improving its adsorption capacity for organic PCMs and increasing heat storage capacity of corresponding FS-PCMs.     

月桂酸/PEG、分子筛复合相变材料的性能

选用月桂酸与PEG4000为相变材料,分子筛为改性剂,利用正交试验法,采用熔融共混法制备复合的相变体材料,并对其进行保温性能、结晶形态、红外光谱的研究。月桂酸与PEG4000能够形成最低共熔物,分子筛的最佳用量为30mg/g;LA/PEG4000复合相变体具有良好的保温性能,保温时间在500s左右,相变温度在35℃左右,满足服用及建筑材料的需求;月桂酸与PEG4000各自结晶,相互抑制,导致复合相变体的晶体尺寸减小;月桂酸与PEG4000之间发生了一定的化学反应,生成的反应物提高了两者之间的相容性。     

北京若干住宅建筑的热环境分析

使用集成于CAD之上的模拟软件DeST(Designer‘s Simulation Toolkit)对北京的若干幢住宅建筑进行了详细的热环境分析 。DeST中的模型使用状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性。计算中考虑建筑外表面的阴影遮挡,最后得到的结果是基础室温和冷热负荷。从结果可以看出建筑设计对于节能的重要性,同时不同的围护结构保温和外窗遮阳也对室内热环境有很大影响。所有计算的建筑保温均好于北京暖节能住宅的围护结构传热系数限值,使其热负荷低于北京节能住宅的采暖耗热量指标。通过对不同建筑的比较还可以得出建筑的朝向、体形系数、窗墙比、通风方式与建筑能耗之间的关系。不同房间的冷负荷则根据其所处的楼层和朝向而各有不同。其中最突出的问题是由于屋顶保温的相对不足,使顶层空间的冷负荷大大高于其它楼层的房间。可见冬季的围护结构传热系数限值无法满足夏季的要求,制定这方面的节能标准迫在眉睫。在北京的热网计量收费改革之后,对房间采暖又提出了新的要求（比如采暖的快速启动,以及实现冬季室温可调）。最后,还分析了夏季自然通风对建筑节能的巨大效果,指出自然通风是实现住宅建筑可持续发展的有效途径。     

单／多层定形相变蓄热板系统的传热性能和调温效果研究

为研究脂肪酸／聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基定形相变蓄热板的传热性能和节能效果,以三种相变温度不同的脂肪酸二元低共熔物／PMMA定形相变蓄热板为实验对象,对单层相变蓄热板和多层组合式相变蓄热板系统的基本热工参数和传热效果进行了测试,并将定形相变蓄热板应用在地板蓄／放热系统,采用相变模拟箱实验测试了定形相变蓄热板的调控温效果。