温室多壁碳纳米管芒硝基相变材料储能性能

该文对比不同温度下强酸处理多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)对其表面结构改性,并以物理分散制备出含MWCNTs的十水硫酸钠基复合相变储能材料。探讨不同酸化温度下MWCNTs对十水硫酸钠基复合相变储能材料的过冷和相分层影响。并对其比热,导热系数及相变潜热特征进行分析。结果表明:酸化处理后MWCNTs产生羧基;添加质量分数1%的120℃酸化后的MWCNTs的A、B两种十水硫酸钠基复合相变储能材料过冷度降低最大;添加酸化处理后的MWCNTs的十水硫酸钠基复合相变储能材料相容性较好;含120℃酸化后的1%的MWCNTs的A、B两种十水硫酸钠基复合相变储能材料比热及导热系数在相变温度点附近都达到最大,分别为5.095 mm2/s和0.932 5 w/mk、4.235 6 mm2/s和0.941 3 w/mk;含质量分数1%的120℃酸化处理的MWCNTs的B类复合相变储能材料较A类的潜热值大,其分别为143.6 J/g,97.42 J/g;该试验表明含1%MWCNTs-B相变储能材料更适合应用于温室。     

太阳能干燥相变储热水箱的放热性能

为降低传统干燥能耗,强化太阳能干燥用储热水箱的储放热能力,在普通储热水箱中添加了硬脂酸/膨胀石墨相变储热材料,研究了放热温差、储热单元体积对装置放热性能的影响。研究结果表明:相变储热水箱放热时间、放热量随着放热温差和储热水箱中储热单元体积的增加均有所提升,储热单元的添加对储热水箱的放热效果影响更为显著。放热效率则随着放热温差的增大而降低,随着储热水箱中储热单元体积的增加而显著提升;储热水箱中储热单元体积为35%时,相变储热水箱的放热时间比普通储热水箱最多提升了1.26倍,放热温度最大可提高8.7℃,热效率最多可提高22.56%。     

日光温室相变空心砌块的制备及功效

相变储热是近年来建筑与能源界非常重视的研究热点,将其应用于温室节能有重要意义。该文通过热流分析的方法提出了适合用于温室的复合相变材料的配比及其工程封装,进而提出了一种适用于日光温室建造的复合相变材料,分析了用于温室储热的复合相变材料的性能与技术问题。通过研究,Na2 SO4·10H2O 和Na2CO3·10H2O体系,以试样质量比4︰6的组合较为理想,相变温度分为两个阶段,适合于满足一般温室生产对温度的要求。但是,长期使用过程中仍然存在过冷现象和相分离。Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2O体系以试样质量比1.9︰7.0的组合较为理想,相变温度稳定,过冷和相分离均能很好的满足要求。该文可为温室应用相变储热技术的进一步研究和温室建筑结构的改良提供参考。     

芒硝基相变材料性能及其在简易温室中升温效果试验

该文研究芒硝基相变储能材料相变性能及其在青藏高原地区冬季简易温室的保温效果,采用物理法制备芒硝基复合相变储能材料,通过温度-时间曲线、差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)和热常数分析仪(Hot Disk)等方法表征了材料性质。当添加成核剂硼砂质量分数为4%时,芒硝基复合相变材料的过冷度消失,添加增稠剂羧甲基纤维素钠质量分数1.5%时,芒硝基复合相变材料相分层现象基本消失,添加导热剂石墨粉质量分数为1%时,复合相变材料导热系数为1.0216 W/(m·K),材料相变潜热为127 k J/kg,放热峰值为15.4℃,同时经过300次相变循环,材料仍旧能保持较好的相变性能。芒硝基复合相变材料模拟在温室升温试验中表明:当芒硝基相变材料添加量为25、35和45 kg时清晨日出前最低温度可以提高1、3.6和4.4℃。分析相变材料温室石膏后墙结果表明:正午最高温度分别降低1.1、2.2和3.0℃,清晨日出前最低温度分别提高0.4、2.4和4.0℃。综合试验表明,该芒硝基复合相变材料适用于高寒气候环境下简易温室。     

新型相变材料蓄放热性能测试及在温室内的应用

日光温室现行的温度调控方法对太阳能无法进行有效利用,造成大量浪费,在极端天气条件下不能取得良好效果,无法持续为植物提供适宜的生长环境.为解决上述问题,更好地改善温室墙体性能,该研究以复合无机相变材料为主体,再配以水泥、锯末等原料,制备成相变材料模块,并进行相关试验,测试相变材料水泥模块的蓄放热性能.而后将其固定于日光温...     

石蜡相变储热系统的放热效率

相变储热技术是节能的重要技术之一,对相变储热系统的换热系数以及放热效率的研究,有助于提高相变储热系统的放热效率,对相变储热系统的实际应用有着重要意义。该试验研究了叉排石蜡管束储热系统的整体放热性能,测定了该系统的换热系数及放热效率,并分析了管排数,风速等影响因素。研究表明,在小于3m/s的风速下,空气温度变化在20～55℃的范围内,该类储热系统的换热系数与使用现有准则关联式计算得到的理论值基本吻合;放热效率则随着风速的增大而下降,随管排数的增加而有所提高,最大可达83%;另外,延长放热时间,可以提高换热效率,最高可使放热效率提高62%。     

石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料的储热性能

针对固-液相变材料在相变过程中由于体积变化产生的芯材泄漏现象,该研究以ZIF-8@ZIF-67核壳结构为载体,以石蜡（paraffin）为相变芯材,采用溶剂蒸发法制备了质量分数为50%、60%、70%和75%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、BET比表面积、热重分析、差式扫描量热和瞬态平板热源等测试手段对定形相变材料的形貌、结构、热稳定性、相变潜热、热导率进行表征;采用Fluent软件对填充相变材料的相变蓄热供暖系统进行了数值模拟分析。结果表明：ZIF-8@ZIF-67形貌为大小均匀的菱形十二面体,石蜡的最高负载量为70%,且石蜡与ZIF-8@ZIF-67 MOF载体之间没有发生化学变化。质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67经50次热循环后,熔化焓为54.36 J/g,与循环前相比无明显下降（循环前熔化焓为59.59 J/g）,说明其具有良好的热循环稳定性。研究表明质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67相变材料可以很好的保持整体系统的温度稳定性,具有良好的蓄-放热效果。     

组装式太阳能双效温室应用效果试验

为解决目前日光温室普遍存在的设备简陋、环境调控与抗寒防病能力差、土地利用率与劳动生产效率低的问题,建造了组装式太阳能双效温室并进行试验。该文分别选择内保温和外保温太阳能双效温室(温室内配置太阳能集热器、蓄热水池和热泵机组在内的太阳能热泵系统)测试其保温降湿性能和增产效果,主要测试指标为空气最低温度、日平均温度、光照度、空气相对湿度,种植作物的单株产量、单位面积产量。测试结果表明:内保温组装式太阳能双效温室室内最低气温都在9℃以上,与对照温室相比,1月份试验温室室内平均气温提高3.4℃,1月份室内平均最低气温提高4.0℃;外保温太阳能双效温室1月份室内平均最低气温为12.5℃,空气相对湿度控制在80%以下,比对照温室室内温度提高3.8℃,蔬菜增产19%~55%。组装式太阳能双效温室改善了温室的环境条件,提升了日光温室抗寒防病和增产增收的能力,该温室的研究与应用为中国北方同类地区提供借鉴与参考。     

蓄能型太阳能热泵用复合相变材料热性能分析

为了满足蓄能型太阳能热泵系统在不同季节太阳辐射强度下的储能需求,该文提出一种分季节蓄能型复合相变材料,可实现对太阳能的最大化利用。根据前期研究基础,以48#石蜡、62#石蜡和癸酸(capric acid,CA)配制了48/62和CA/62两种复合相变材料,对不同配比时复合材料的热性能分别进行了DSC试验和蓄热性能试验研究,结果表明不同配比复合材料的潜热和最高吸热峰对应温度均随着62#石蜡含量的增加呈现增大的趋势;复合相变材料的蓄热过程均分为固态显热蓄热、相变蓄热、液态显热蓄热3个阶段;CA/62复合相变材料DSC(differential scanning calorimeter)曲线出现了明显的2个固-液相变峰,其蓄热曲线中相变蓄热过程又分成2段,分别对应癸酸和62#石蜡的固-液相变过程。因此CA/62复合相变材料可用于蓄能型太阳能热泵系统实现分季节蓄能。     

相变蓄热墙体对日光温室热环境的改善

该文以北京市郊区某蔬菜种植基地日光温室为研究对象,将所研制的新型相变蓄热墙体材料应用于日光温室北墙内表面,通过提高温室墙体太阳能集热与蓄热能力,达到提高太阳能热利用效率和改善日光温室热环境的目的。采用40mm厚相变蓄热墙体材料板的试验温室与同尺寸的普通砖墙的对照温室比较,2010年12月21日至2011年1月18日的比较试验结果表明:草帘开启时段(白天),前者后墙表面温度平均提高1～2.7℃,耕作层(0～20cm)土壤平均温度提升0.5℃,室内环境平均温度提升0.2～2.1℃;草帘关闭时段(夜间),试验温室后墙表面温度平均提高2.1～4.3℃,耕作层土壤平均温度提升0.5～1.4℃,室内环境平均温度提升1.6～2.1℃。所研制的相变蓄热墙体材料较好地改善了温室作物生长热环境,提高了日光温室的太阳能热利用率。     

日光温室三重结构相变蓄热墙体传热特性分析

针对目前国内日光温室墙体在热工性能设计方法方面存在的不足,该文提出了日光温室三重结构相变蓄热墙体构筑方法;结合试验结果,提出了关于该结构墙体传热性能分析方法及其评价指标。分析结果表明：1）三重结构墙体有着较好的蓄放热性能,利用墙体内侧（温室侧）的相变蓄热材料,可以显著提高墙体太阳能利用率,在太阳日累计辐照量为9.32 MJ/m2下,比参照温室北墙体的有效蓄热量提高了26.6%;夜间,相变温室三重结构墙体的累积供热量比参照温室砌块砖墙体的提高了16.2%,并且该墙体相变材料层的单位体积有效蓄热量为80.0 MJ/m3,是三重结构墙体中砌块砖层有效蓄热量的10倍;2）透过前坡屋面照射在温室北墙内表面太阳能影响墙体温度变化的深度有限,约占0.90 m厚三重结构墙体的33.3%,并且在温室墙体内部存在着温度稳定区,其厚度占0.90 m厚三重结构墙体的61.1%。试验结果表明仅通过增加温室墙体厚度以提高墙体的太阳能显热蓄热效率是非常有限的。该研究结果可为日光温室墙体的合理构筑、相变蓄热技术在日光温室的应用以及温室墙体的相变传热问题分析提供参考。     

节能日光温室蓄热技术研究进展

节能日光温室起源于中国辽南地区,具有完全的自主知识产权,在中国设施园艺的发展过程中起到了重要的作用。节能日光温室的高效蓄热性能是其与普通日光温室的最主要的区别,节能日光温室的蓄热是通过结构、材料、设备的单一或协同应用来最大化利用太阳能为室内提供热能,有被动蓄热和主动蓄热2种形式。目前的形式主要包括主动采光蓄热、空气循环蓄热、水循环蓄热、相变材料蓄热、卵石蓄热、热泵蓄热、联合方式蓄热。该文综述了节能日光温室蓄热技术的相关研究成果,分析了主要技术问题及研究重点,从传统日光温室节能化改造、节能日光温室新结构发展、蓄热技术研究方法集成及市场化推广应用4个方面进行未来发展方向和研究内容的展望,为国内开展节能日光温室蓄热技术研究提供参考。     

温室地下蓄热系统换热特性研究

针对现行温室地下埋管式换热系统结构的缺点，为充分利用地下蓄热，提高地温和夜间环境温度，设计了一种新型温室地下蓄热系统。测定了系统蓄热与放热时进出口空气温度、湿度与换热管道出口处空气的流速。试验结果表明，温室地下蓄热系统蓄热和放热时进口空气与出口空气的温度差、焓差较大，其差值随系统运行时间降低，白天蓄热量与夜间释放热量大于系统消耗的电能，蓄热时运行时间不宜大于4.5 h。     

外挂型相变储能装置在日光温室中的蓄放热试验

为了验证和评价外挂型相变储能装置在严寒地区日光温室中长周期的蓄放热性能。将传统日光温室分割成4个隔断温室,并以中间两个隔断温室（东侧：相变温室（加相变材料）;西侧：对照温室（不加相变材料））为试验对象。以优化后配比为3%CMC+3%SrCl2·6H2O+35.96%CaCl2+58.04%H2O的复合相变材料为储能介质,采用PVC-U管进行封装并外挂布置于相变温室的北墙内表面,进行了为期51d的相变温室与对照温室的现场试验。基于试验数据,从温室内空气温度、过冷不适宜生长率及有效积温变化等方面讨论了相变温室的蓄放热性能。通过分析获得结果如下：1）所采用的相变材料,试验前后其相变温度较为稳定,没有发生明显的过冷和相分离问题,蓄热、放热过程的相变潜热分别减小了11.5%和13.2%;2）相变储能装置在典型晴天条件下的蓄放热性能最好,阴天次之,雪天最差,可以提高夜间相变温室平均温度分别为3.1、1.9、0.9 ℃; 3）相变温室过冷不适宜生长降低率为40%,过冷不适宜生长降低率概念可用于相变温室蓄放热性能的定量评价。4）相变温室比对照温室提高了约58.4%的有效积温。研究为相变温室在严寒地区的实际推广和应用提供了数据支持,同时也为相变温室蓄放热性能的长周期分析提供了理论方法。     

相变材料回填地埋管换热器蓄能传热特性

为了探讨相变回填材料固液相变对地埋管换热器蓄能传热性能的影响,建立了带有相变的垂直U型埋管换热器传热数学模型,并利用显热容法对相变材料的相变问题进行了处理。基于模型的数值求解,分析了夏冬季运行工况下相变材料固液相变对U型埋管换热器蓄能性能及其周围土壤温度热响应特性的影响规律,结果表明：同样条件下,相变材料固液相变会减缓埋管周围土壤温度变化趋势,缩小埋管热影响区域;夏季工况采用较低相变温度、冬季采用较高相变温度的相变材料均可以明显改善其换热效果,同时相变潜热大的相变材料可以明显增加地埋管的蓄能效果。研究结论对于缓解土壤热影响区域、改善地埋管换热器的蓄能传热性能具有重要意义。     

装配式柔性墙体日光温室联合储热系统蓄放热特性

增设多蓄热介质联合主动蓄放热系统是解决装配式柔性墙体日光温室“重保温、轻蓄热”问题的有效方法,但当前对于“土壤-空气-水”多介质联合储热系统蓄放热特性和加温效果尚不明确,针对此问题,该研究以配备“空气源地中热交换-水源后墙循环换热”联合储热系统的装配式柔性墙体日光温室为研究对象,采用现场跟踪测试和能量转移测算,对联合储热系统各自和组合的蓄放热特性进行研究。结果表明,配有联合储热系统的装配式柔性墙体日光温室室内夜间最低空气温度维持在10 ℃以上,室内外最大温差达26.5 ℃。0～50 cm的土壤层是该温室主要蓄热介质,晴天土壤层蓄热量最高占总蓄热量的63.5%。地中热交换系统最高占土壤蓄热量的54.4%。水循环系统蓄热量可达424.04 MJ,最高占白天总蓄热量的45.1%,通过循环蓄热可将储水池内8 m³水的温度提高到35 ℃。连阴天时,通过引入蓄放热比指标,对联合储热系统的运行效果进行定量评价,发现水循环系统具有蓄放热速度快的特点,蓄放热比绝对值最高可达1.62,是当天土壤蓄放热的1.8倍。但从总量上看,土壤仍是连阴天主要放热来源,在北京地区联合蓄放热系统能够维持3个连阴天的热量需求。水循环系统平均性能系数（coefficient of performance,COP）为9.16,地中热交换系统平均COP为6.82,联合蓄放热系统综合COP为8.85,对比热泵,其节能率达60.26%。研究结果为联合储热系统蓄放热机理研究提供了理论依据。