相变储热技术在空气源热泵供暖中的应用研究现状

空气源热泵技术因具有节能、环保、高效等优点,在我国建筑供暖领域得到了广泛应用。文章分析了空气源热泵系统在供暖过程中存在的问题,介绍了利用相变储热技术优化空气源热泵运行性能的基本方式及原理。通过分析相变材料自身热物性以及相变储热单元在系统中的应用,从材料及系统两方面简述了相变储热技术在空气源热泵供暖中的研究现状及进展。最后,得出结论并针对相变储热技术在空气源热泵供暖中的应用难点,对未来发展进行了展望。

一种空气源热泵相变贮能式冷凝热回收系统探讨

设计了一种空气源热泵机组在夏季制冷工况运行时,利用相变材料回收机组冷凝热用于生活热水制备的系统,对初步选取的5种有机相变材料,采用差式扫描量热法(DSC)进行了相变温度、相变潜热等参数的热物性实验,通过对比分析实验数据,确定选用月桂酸作为贮能系统的主要蓄热材料,并通过工程算例证实了该系统的可行性。

中温太阳能空气集热器应用研究

选用真空管空气集热器、采用相变储热、组成直接式中温热风系统,探索利用太阳能为工业用户提供中低温热空气,作为干燥、烘干、养护等热过程的热源。利用改性乙酰胺作为相变材料进行储热,相变温度为77.9~82.5℃、潜热为240 k J/kg。系统热风温度可达到220℃;实现了稳定的太阳能热风供热系统,可以为末端提供较为稳定的热源。

热防护服隔热层材料的成型工艺研究

探讨热防护服隔热层材料成型工艺的研究进展,并分析了隔热层现有的局限和未来的发展方向。介绍了气凝胶、形状记忆材料和相变材料在隔热层中的应用,分析了目前隔热层结构的存在形式,并通过非织造成型工艺、三维立体间隔织物成型工艺以及其他成型工艺3个方向,对现有的隔热层结构进行归类。基于当前研究进展,分析了隔热层材料的局限,并展望了隔热层的未来发展方向。认为:空气层的发展、材料的选择和新型工艺的推进是未来的发展重点。

基于CPCM与空气冷却的储能电池热管理仿真研究

针对储能电池应用于光伏储能混合系统(PV-ESS)中可能出现热失控的行为,设计了空气冷却与相变材料冷却的两种电池热管理系统。制备不同质量分数配比的CPCM样品并进行比较,对材料的导热系数及相变潜热值进行测量,然后给出了储能电池模组的三维模型,并对其进行网格划分及独立性检验,分别对空气冷却与相变材料冷却进行仿真分析。复合相变材料选用质量分数为5%的MWCNTs与低熔点石蜡复合的样品。仿真结果发现:当使用不同风速的空气冷却模拟测试时,较高的风速进行空气冷却可以带走电池更多的热量,如当风速分别为3m/s与5m/s时,储能电池模组的最高温度仅为314.02K和312.23K,与0.5m/s时最高温度为324.34K相比均取得了较好的温度控制效果,甚至取得了比CPCM冷却更好的效果,但电池温度的均一性得不到保证;当使用CPCM冷却时,在电池的整个放电过程中温度的控制保持均较为良好,安全系数高;当储能电池长时间运作时,若电池温度低于313.65K时,PCM将无法变为液态,进而成为热阻材料,阻碍着电池的散热,也面临着一些挑战。

太阳能-热泵联合装置设计及香菇干燥实验研究

研发设计一种新型太阳能-热泵联合干燥装置,并进行干燥香菇实验验证。设计一种空气式太阳集热器,采用双通螺旋直流真空管,其内设置有高性能相变蓄热材料的蓄能芯。干燥室采用夹层多点送风并设计扰流风扇,增加送风均匀性。太阳能干燥系统和热泵系统可以单独或联合工作。在50、60℃、风速为2~3 m/s条件下,将香菇从初始水分含量91%干燥至国标规定的安全储藏水分≤13%,分别采用热泵干燥、太阳能干燥和太阳能热泵联合干燥,干燥时间分别为300~270 min、280~260 min和270~240 min。实验结果分析表明,该文所设计的太阳能热泵联合干燥系统的性能系数(COP)在3.50~4.35之间,能源利用率在0.58~0.78之间。

地道风与相变平板空气集热器复合系统的实验研究

为提高冬季地道风出口温度以满足建筑供热要求,现有研究中开发了地道风和太阳能平板空气集热器复合系统。针对该系统因太阳辐射间歇性和不稳定性导致出口风温不够稳定,易出现过热且集热器工作时间仅限于日间的问题,本文提出在集热器中耦合相变材料以构成地道风和相变平板空气集热器复合系统。为评估该系统热性能,本文通过实验测试分析了系统出口风温、集热器工作时间和相变材料温度的变化特性,并与传统系统进行了比较。实验结果显示该系统可在近4. 5 h内将出口风温维持在33~35. 8℃,并将最大出口风温降低8℃,集热器夜间工作时间延长近5. 5 h。此外,常用矩形封装结构易导致相变材料无法完全融化,从而显著降低其利用率,而针对此的一种可能解决方法是采用楔形封装结构代替矩形封装结构。上述结果表明本文所开发系统可有效抑制太阳辐射波动对系统出口风温的影响,避免出口空气过热并延长集热器工作时间。在未来实际应用中应根据建筑负荷和系统运行时间选择合适的相变材料容积,以进一步延长系统出口风温稳定时间和运行时间。

外保温系统的湿热负荷及寿命

外墙系统的老化表现及寿命在很大程度上受制于其湿热负荷,除了温度、日照和空气湿度等气候条件以外,影响外墙的因素往往还有来自外部或内部的潮湿源,如风夹雨、建筑材料自身的潮湿或表面结露。由于外墙外保温系统的体积较小,因而受到这些因素的影响尤大。但是,对那些使用了外墙外保温系统的建筑物的长期研究结果表明,外墙外保温系统并非比其他种类的墙体更脆弱。

锂离子电池热管理技术研究进展

高效的电池热管理技术对于锂离子电池的安全运行、长循环使用寿命以及整体成本的降低至关重要,且对推动锂离子电池的大规模应用具有重要意义。本综述详细讨论了几种主流的电池热管理技术,即空气冷却、液体冷却、新型的相变材料冷却和热电冷却技术,并对电池产热模型进行了简要阐述,最后对电池冷却技术的发展方向进行了展望。空气冷却技术结构简单,但难以保证电池组内电芯温度的一致性,不适用于大型锂离子电池组的冷却,更多应用于小型飞行电动设备和低端车型中。冷却板液冷技术的冷却效果较好,但存在冷却液泄漏风险且需要进一步提高均温性。浸没式液冷技术的冷却和均温效果显著,但价格昂贵,未来可能会更多地应用到冷却要求较高的储能电站中,而对于大多数锂离子电动汽车而言,成本更低的冷却板液冷技术是更好的选择。相变材料冷却和热电冷却技术无移动部件,在电子设备和小型动力设备领域实现了初步商业化应用,但冷却效率较低,还需要进一步优化。值得注意的是,根据用户的需求来选择合适的冷却技术是十分关键的,虽然目前没有完美的冷却方案,但可以通过复合使用多种冷却技术的方式来满足更多应用场景的热管理需求。要点:(1)空气冷却技术的冷却效果和均温性较差。(2)液冷技术的冷却效果更显著,其中冷却板液冷技术的成本较低,浸没式液冷的均温性更好。(3)新型相变材料冷却和热电冷却技术冷却效率低,需要与其他冷却技术组合使用。