光热催化百叶型Trombe墙性能的实验探究

针对Trombe墙存在夏季过热、冬季室内污染物易积累等问题,提出光热催化百叶型Trombe墙新系统,在冬季实现采暖和甲醛净化、夏季实现净化的同时,能将太阳辐射反射到室外,缓解室内过热。光热催化百叶能同时利用光能和热能驱动催化净化反应,还可产生协同效应来增强反应效率。首先探究不同比例的光热催化剂对甲醛降解性能的影响,并测试不同甲醛浓度、紫外辐照度和催化温度条件下的甲醛降解性能,揭示太阳辐射作用下的光热协同净化效应;然后搭建光热催化百叶型Trombe墙实验测试系统,探究不同太阳辐照度和百叶翻转角度下光热催化百叶型Trombe墙的热性能和甲醛降解性能。研究结果表明:光热催化剂比例为10%的光热复合催化剂的除醛效率最佳;太阳辐射使得光热复合催化剂的活化能降低了14.46%~31.25%,产生了光热协同效应;光热催化百叶型Trombe墙的采暖效率可达到46.21%,每小时产生的干净空气量(CADR)最大为81.47 m^(3)/h,且墙体的采暖效率和甲醛净化效率均随太阳辐照度和百叶翻转角度的增大而增大。

光热复合催化Trombe墙性能及百叶角度调控策略研究

太阳能热催化技术利用太阳全光谱产生集热和降解甲醛,太阳能光热复合催化技术是一种可以同时利用光和热产生热量并降解甲醛的高效技术。分别将热催化、光热复合催化百叶技术应用到Trombe墙系统,实现采暖的同时,能够利用太阳光降解室内气态污染物。建立热催化、光热复合催化百叶Trombe墙传热传质模型并进行实验验证,基于模型探究热催化百叶Trombe墙和光热复合催化百叶Trombe墙在南京和北京冬至日(9:00—17:00)气象参数下百叶全天最佳调控策略。结果表明,建立的传热传质模型预测与实验数据符合度较高。同一百叶Trombe墙系统,不同地区的最佳百叶角度不同;对于热催化百叶Trombe墙,南京全天最佳百叶角度下,产生的热量和干净空气量分别为5.6 MJ/d、196.7 m^(3)/d,北京分别为4.6 MJ/d、167.9 m^(3)/d;对于光热复合催化百叶Trombe墙,南京全天最佳百叶角度下,产生的热量和干净空气量分别为6.7 MJ/d、205.6 m^(3)/d,北京分别为5.4 MJ/d、174.8 m^(3)/d;在全天最佳百叶角度调控策略下,其南京冬至日产生的热量和干净空气量分别为热催化百叶Trombe墙系统的1.20倍和1.05倍;系统位于北京时,分别为热催化百叶Trombe墙系统的1.17倍和1.04倍。

空气净化型Trombe墙的实验研究

传统Trombe墙功能单一,为拓展Trombe墙功能,本文提出一种新型零能耗室内空气净化型Trombe墙系统,结合了太阳能供暖技术和太阳能驱动热催化氧化技术,能同时实现采暖和空气净化。催化剂MnO_x-CeO_2在太阳能全光谱波段展现出优异的光热转换能力。以甲醛气体为模型污染物,搭建了空气净化型Trombe墙系统性能检测平台,进行了全天性的实验,探究了空气净化型Trombe墙系统的空气集热性能和甲醛降解性能。实验结果表明:以合肥地区为例,空气净化型Trombe墙系统具有优异的空气集热性能和空气净化性能。在全天平均辐照强度为380 W/m^2的条件下,空气瞬时集热效率基本在0.1~0.4之间,甲醛瞬时转化率基本在0.3~0.6之间;系统的全天空气集热效率为0.21,系统产生的总干净空气量为284 m^3/(m^2·d),有较好的应用前景。

用于净化除菌的新型净化型光伏Trombe墙性能研究

PV-Trombe墙是一种太阳能利用系统,能实现室内采暖和产电双重功能,但其对太阳热的利用非常有限.热催化氧化和热杀菌是两种先进的空气净化技术,利用太阳热能进行热脆化氧化和除菌杀毒具有巨大的应用潜力.基于此,提出了一种新型的净化PV-Trombe墙,能实现产电、室内采暖、甲醛降解和除菌.首先,建立了净化PV-Trombe墙的传热传质模型,并通过实验数据进行了验证.其次,分析了光伏覆盖率为0时的综合性能.最后,研究了光伏覆盖率对系统性能的影响.结果表明:①PV覆盖率为0时,平均日空气热效率为0.46,甲醛单通率为0.35;甲醛降解产生的洁净空气总量为93.4 m3;五种细菌被完全热灭活了几个小时.大肠杆菌、单核增生杆菌、植物杆菌、森夫滕伯格菌和酿酒酵母失活产生的洁净空气总生成量分别为188.3、173.0、201.4、189.9和200.2 m3.②光伏覆盖率对系统综合性能的影响不同.就特定性能而言,光伏覆盖率仅对电性能有正向影响,对其他性能如热性能、甲醛降解性能和除菌性能有负面影响.但考虑到系统的综合性能,建议电能为附加产品,光伏覆盖率较低.③系统可为新冠肺炎疫情防控提供支持.

复合灾害条件下可燃气体监测仪环境适应性评价

为研究可燃气体监测仪在高低温、风雨雪冰冻耦合等复合情况下的环境适应性,提出复合情况下可燃气体监测仪关键性能指标,建立环境适应性指标体系,突破传统灾害环境适应性试验平台性能单一的不足,模拟复合灾害环境,构建可燃气体监测仪试验平台,将甲烷作为典型的可燃气体,用可燃气体监测仪监测复合条件下的甲烷体积分数,采取层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)-价值函数法对可燃气体监测仪进行综合评价。结果表明:环境温度低于-20℃和高于60℃时,对可燃气体监测仪监测精度有较大影响,而复合环境相比单一环境对可燃气体监测仪影响大;ZNRQ200L型可燃气体监测仪环境适应性评价等级为优秀,与环境适应性试验结果中甲烷体积分数监测示值误差不超过1%相对应,证明评价体系合理、可行。

热催化和光热复合催化百叶型Trombe墙实验性能探究

Trombe墙是一种应用广泛的太阳能被动采暖结构,但依然存在夏季过热、冬季室内污染物易积累等问题。热催化净化技术是在热的作用下降解室内污染物的绿色净化技术,太阳能光热复合催化技术在热催化的基础上耦合光催化技术,不仅能同时利用光能和热能驱动净化反应,还可产生协同效应来提高反应效率。基于此,将热催化剂和光热复合催化分别应用于Trombe墙,学者们提出净化百叶型Trombe墙,冬季实现采暖和甲醛净化,夏季实现净化的同时,能够将太阳辐射反射到室外,缓解室内过热。分别比较了基于热催化和光热复合催化技术的百叶型通风墙的热性能和甲醛降解性能。搭建了光热催化百叶型Trombe墙和实验测试系统,在实际工况下分别测试了热催化和光热复合催化技术的百叶型通风墙的热性能和甲醛降解性能。研究结果表明,光热催化百叶型Trombe墙与热催化百叶型Trombe墙都具有较好的采暖性能与甲醛净化性能,前者的甲醛净化性能更好,后者具有较高的采暖性能;在11月份,当百叶翻转角度为45°时,光热催化百叶型Trombe墙的热效率和甲醛降解性能最佳。

无人机锂离子电池高低温极端环境适应性研究

为有效指导无人机(UAV)开展极端环境应急救援工作,利用极端高低温环境试验舱,开展高温10~60℃和低温-30~0℃环境下无人机飞行试验,探究极端环境对无人机电池性能的影响。研究表明:高温环境对电池性能的影响出现在50℃以上,当环境温度超过50℃时,电池温度不能得到很好控制;当环境温度低于-15℃时,无人机起飞耗费较大电量;当环境温度低于-25℃,无人机将无法正常飞行。

光催化氧化技术在Trombe墙采暖模式中的应用

为减少室内空气处理的能耗同时改善传统型Trombe墙体功能单一的问题,将光催化氧化技术与Trombe墙采暖技术结合,提出了一种零能耗光催化空气净化型Trombe墙系统。该系统中涂覆在玻璃盖板内侧的TiO_2涂层吸收太阳辐照中的紫外波段光催化降解室内甲醛,余下的可见及红外波段被Trombe墙的吸热背板吸收用以采暖,实现了对太阳能光谱的梯级利用。将无机粘结剂与光催化剂混合涂覆在玻璃盖板内侧制得光催化玻璃,设计并于安徽省合肥市搭建了空气净化型Trombe墙及传统型Trombe墙模块的对比实验平台,利用对比实验研究了空气净化型Trombe墙的甲醛降解及采暖性能。实验结果表明,光催化型Trombe墙系统的空气瞬时集热效率为0.2～0.4,平均集热效率为0.267,与传统型Trombe墙相比,平均集热效率下降0.2;光催化型Trombe墙系统的甲醛单通性降解效率为0.2～0.4,日产生洁净空气量达112 m^3/(m^2·d)。

火场环境下无人机热损伤试验研究

无人机(UAV)逐步运用于火场搜救,但同时会因为火场高温而受损,为提高UAV在火场救援中的工作效率,设计一种UAV动态测试平台,开展UAV火场飞行试验;分析火场环境下UAV的热损伤情况,探究UAV在火场中的机身温度变化特征和UAV火场飞行安全距离。结果表明:火场热辐射和热对流是造成UAV热损伤的主要形式;旋翼产生的气流场对UAV机身有较为明显的降温效应,在试验工况下最高有25.6℃的降温作用;UAV与火焰的相对距离减少会增加机身的热损伤,在距离0.8 m处开始发生不可逆热损坏,试验工况下UAV火场飞行的安全距离为0.8 m。

低温复合条件下救灾帐篷环境适应性试验与评价

目的研究救灾帐篷性能受恶劣环境的影响。方法建立多灾复合环境试验平台,利用其平台开展救灾帐篷不同工况下的试验研究,探究不同环境下救灾帐篷内部热环境分布和保温性能的变化。结果帐篷内部热环境分层现象只发生在温度上升阶段,而在附加风载后,分层现象减弱,在下降阶段,各内表面温度变化情况表现基本一致,当附加雪载环境温度低于–10℃时,救灾帐篷的保温性变差。利用价值函数法建立了救灾帐篷耦合环境适应性评价指标体系,提出了风&低温、雨雪复合环境下救灾帐篷适应性评价方法,得出评价得分,并与试验结果相印证。结论低温复合环境下,帐篷内环境受外界影响较大,保温性能不佳,易出现“冷室效应”,应积极寻找新型材料改善帐篷在恶劣环境下的环境适应性。

火焰高度位置对无人机影响的试验研究

在高层建筑火灾中,救援人员很难到达起火楼层展开救援。无人机灵活便捷、活动范围广,适用于高层建筑火灾救援。针对无人机在起火楼层外侧开展救援的情景进行火灾模拟池火试验,设计一种无人机动态测试平台,收集无人机在3种典型高度位置的机身温度与热流密度值,进一步分析机身温度变化特性。研究表明:①在不飞行状态下,无人机随着高度位置的跃升,机身表面温度逐渐降低,腹部温度逐渐升高,前端温度有所降低,温差最大为上表面前端部位,达到38.2℃;②在飞行状态下,最高温度在电机部位,达到44.7℃;③旋翼对机身有降温保护作用,主要表现在飞离火场后对机身快速降温,此外旋翼煽动火焰,增加机身受火焰热辐射的影响。