脂酸类相变材料相变墙板热特性分析

脂肪酸类相变储能建筑材料的研究及应用

用于墙体和地板的相变材料性能 作者：闫全英，王立娟，于丹，王小，金丽丽，yanquanying，wanglijuan，yudan，wangxiao， jinlili 作者单位：北京建筑大学环境与能源工程学院,北京100044;北京建筑大学北京市供热供燃气通风及空调重点试验室 ,北京100044 刊名： 建筑材料学报 英文刊名：journalofbuildingmaterials 年，卷(期)：2015,18(2) 参考文献(8条) 1.alkanc;sariafattyacid/poly(methylmethacrylate)(pmma)blendsasform-stablephasechangematerialsfor latentheatthermalenergystorage2008(2) 2.

采用有限容积法对选用相变材料时建筑围护结构的传热问题进行数值研究。利用"焓法模型"进行求解,得出如下结论:随着相变层的增厚,相变层内侧温度变化越小,稳定时间在增加;随着相变温度的升高,相变层内侧温度变化比较大,稳定时间在缩短,相变温度主要影响相变层的稳定时间;随着相变潜热量的增加,相变层内侧温度变化较小,稳定时间增长。由此可见,不同相变材料的潜热量对传热的稳定时间有直接影响;当导热系数较小时,固体层内侧温度变化较小,稳定时间比较长;当导热系数较大时,全天都可以较快地进行热传递,从而导致温度变化比较大;相变半径的影响可以不予考虑。

通过数值模拟研究了正弦温度波作用下建筑内墙定型相变材料板的热特性并与传统的墙体材料——砖和泡沫混凝土板相比较。利用焓法建立的一维瞬态模型采用全隐差分格式迭代求解。计算结果表明,与砖和泡沫混凝土板相比,定型相变材料板表面温度变化不仅波幅有较大的衰减,时间延迟也较明显;相变温度是影响波幅衰减程度的重要因素;对于一定的温度波,相变材料潜热、导热系数和表面换热系数均存在极限值,超过此值,相变材料板表面温度受室内温度波动的影响很弱;相变材料板厚度对表面温度波动几乎无影响;相变温度区间的扩大使表面温度有轻微的波动。所得结果为太阳能建筑及相关领域中相变材料的选择与应用提供参考。

通过试验研究,筛选了月桂酸与月桂醇二元低共熔体作为相变材料,选择膨胀珍珠岩作为载体,利用真空吸附法制备了相变骨料,通过分析研究发现相变材料与膨胀珍珠岩具有很好的相容性,其相变温度与相变潜热较吸入之前都有所增大。

相变蓄热材料是相变物质与普通建筑材料复合而成的一种新型储能建筑材料。本文针对相变材料的筛选、相变材料的制备技术的发展以及相变储能保温机理进行了阐述。并分析了相变蓄能板材结构材料的研究现状和应用前景。

相变材料(phasechangematerials,简称pcm)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质.相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力.正是在相变过程中的吸热放热现象,使得相变材料应用于建筑,可以提高建筑物热容量,充分利用太阳能和夜间低价电能从而提高建筑节能及室内舒适度,从而成为近年来材料科学和节能技术中的一个前沿研究方向.

储能系统中由于部分相变材料存在热导率低的问题,使系统的传热性能变差,储能和释能时间增加,进而降低了系统的整体效能。研究者们针对这个问题进行了大量的研究并取得了一些有价值的研究成果。文章对近年来国内外在提高相变材料热导率方面的研究进行了综合分析,介绍了四种主要的强化方法,分别是加入金属颗粒、碳纤维、膨胀石墨和纳米粒子,并探讨了今后提高相变材料热导率工作的研究重点,提出碳纤维和纳米粒子两种物质强化传热的性能优越,加强这两方面的研究具有重要的应用意义。

以癸酸（ca）和月桂酸（la）在超声波作用下混溶制备的二元有机脂肪酸为相变材料,多孔硅藻土材料为载体,利用多孔硅藻土的吸附特性,使用熔融法制备相变材料质量分数不同（35%、40%、45%、50%、55%）的多孔载体相变材料,分别采用步冷曲线法和等温吸放湿法对多孔载体相变材料的控温性及吸放湿性进行测试,并对热湿综合性能进行评价.同时利用压汞法（mip）、差示扫描量热法（dsc）、扫描电镜（sem）、红外光谱（ft-ir）、热重（tg）等手段对多孔载体相变材料的孔结构、相变温度、相变潜热、形貌、组成和热稳定性进行分析.结果表明,硅藻土孔隙发达,对ca-la的物理吸附质量达到45%时,多孔载体相变材料的相变温度在17.92～22.20℃,相变潜热在30.88～32.97j/g;在温度为140℃以下具有良好的热稳定性,该复合材料具有满足建筑室内对相变材料热性能要求,而且具有良好的湿效应.

在能源紧张的当今时代；能耗巨头领域的产业节能一直是人们广泛关注的问题；也是节能领域的研究重点；建筑行业在经济快速发展的今天；能耗相对较高；而变相材料的使用无疑为建筑节能的实现创造了更多可能；为进一步推进变相材料在建筑领域的应用；提高建筑能源利用率；笔者详细梳理了变相材料的性能及其在建筑节能领域的应用；厘清了相变材料对于建筑能耗降低的的重要作用；以供相关从业人员参考；

相变材料具有储能密度高、温度波动小的特点,在绿色建筑的暖通空调、新能源利用以及换热器等领域有着广阔的应用前景.文章研究了相变材料的热工性能,并分析相变材料在建筑节能中的应用.制备了以水和聚乙二醇400为基液的相变微乳液与相变微胶囊悬浮液,测定了其导热系数、静置后浊度等参数,从而研究改良基液对相变微胶囊悬浮液与相变乳状液热工性能的影响.实验表明水和聚乙二醇400基液分别降低了浓度15％、30％、40％的相变微胶囊悬浮液静置后浊度26.5％、23.0％、2.5％,提高了悬浮液稳定性并保持较高的导热系数,更加适用于绿色建笺.

相变材料蓄冷的经济性分析——文章针对氨基乙醇一水二元混合物在蓄冷空调中应用的经济性进行了研究，并与冰蓄冷系统和常规空调系统进行了比较；分析结果表明：相变材料蓄冷空调系统运行费用最低，但初投资较高；如果相变蓄冷材料因批量生产而降低成本，则相变材...

相变材料在相变期间会吸收或释放热量，通过其相变潜热进行能量储蓄，最终实现节能减排的效果。将相变材料应用

相变材料,是一种节能材料,在实际应用期间,具有一定优势,有利于应用在建筑节能中,减少各类原材料的应用,降低建筑施工成本.箱变材料可以储存各类能量,并对各类能源再利用,因此,建筑节能施工中应用相变材料,具有重要意义.

介绍了目前国内外关于石蜡类相变材料作为建筑材料的一些研究成果,总结了石蜡类建材的选型以及封装技术。石蜡类相变蓄热材料因其具有相变潜热高、相变温度可根据组成进行调节、几乎没有过冷现象、熔化时蒸汽压力低、不易发生化学反应且化学稳定性较好—在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小、自成核、没有相分离和腐蚀性等优点,较之其它蓄热建筑材料,性能更加优良且价格更低。研究表明,制作建筑板材应选择碳原子数较少相变温度较低的直链烷烃相变材料,采用微粒封装技术如制作微胶囊等。还举出多个国内外的例子,说明了石蜡类相变材料的应用情况。

利用理论公式分析癸酸-月桂酸混合物相变温度随配比的变化情况,初选四种配方并通过dsc实验分析混合物的相变温度和相变焓。结果表明:可通过利用施罗德公式计算癸酸-月桂酸混合物的相变温度,进而试配适应温度需求的癸酸-月桂酸混合物;随着癸酸比例的增加,癸酸-月桂酸混合物的相变温度和相变潜热都相应地减小;癸酸比例为40%~60%的癸酸-月桂酸混合物的体积膨胀率在7.5%左右,相变温度在20~30℃之间,在室内舒适温度范围内,且相变潜热较高,可用作建筑节能复合相变储能材料。

将膨胀石墨加入到月桂酸中,用熔融共混法制备了月桂酸复合相变材料,采用扫描电镜、差示扫描量热仪、综合热分析仪、傅里叶红外光谱仪等对复合相变材料的微观结构、相变性能、稳定性等性能进行了表征分析。测试结果表明,月桂酸复合相变材料结构上是硬脂酸与膨胀石墨的物理结合,未发生化学反应生成其他物质,保持了两者的优良性能;随着膨胀石墨含量的增加,复合相变材料热稳定性提高,导热性能增强,热效率提高,同时,相变温度和相变潜热降低。

采用高温相变材料作为蓄冷介质的蓄冷空调成为蓄冷系统的研究热点之一。针对一种新型相变材料灌注的蓄冷球,采用ansys软件模拟相变材料在球内的融化过程,得到了在不同工况下蓄冷球内相界面随时间的变化以及蓄冷球内温度场随时间的分布特性,为进一步优化蓄冷系统提供了理论依据。

组合式相变材料换热器储热速率的实验研究——文章介绍了组合式相变材料换热器储热速率的实验研究。

试验通过比较重要的热物性指标(毛体积密度、导热系数、比热容),研究在沥青混合料中加入相变材料(peg2000/sio_2)后相变沥青混合料与普通沥青混合料之间热物性的差异。结果表明:加入相变材料后提高了沥青混合料比热容,3%与5%相变材料掺量的相变沥青比热峰值分别为1.3和1.15j/(g·k),而基质沥青混合料的比热容随温度改变数值变化较为微小;3%、5%掺量的沥青混合料在40℃时相变沥青混合料开始相变,50℃左右导热系数达到最小约为1.17和1.0w/(m·k),相变沥青混合料导热系数图呈凹曲线,添加相变材料可以在其相变温度段降低其导热系数,有效提高路面的高温稳定性。

本文建立了添加相变材料的热水辐射供暖墙板的物理模型和数学模型,利用ansys软件对相变墙板在不同影响因素下的传热过程进行了数值模拟,并对热水辐射供暖相变墙板进行了优化设计。结果显示:室内空气温度对热水辐射供暖相变墙板散热特性的影响最为明显,但室内空气温度过高对相变墙板间歇供暖不利;在墙板中加入相变材料,可增加围护结构的热惰性,减小室温和热流的波动;热水辐射供暖相变墙板中的管间距不宜取的过大。研究结果可为热水辐射相变墙板供暖系统的优化提供参考和依据。

基于焓法数值模型,利用fluent软件模拟定形相变石膏板(pcp)在不同保温位置及不同相变温度时传热的热流密度及内表面温度情况,分析适用于夏热冬冷地区pcp的参数、不同相变温度与放置位置对外墙的隔热性能的影响。结果表明:相变材料最适宜的相变温度为27℃,在此相变温度下,同一时刻的内、外侧位置的内表面最大温差为0.9℃;相变温度为27℃的墙体比普通墙体约节能27.6%,此时相变材料潜热利用率为38.7%。