文献阅读报告

文献阅读报告 1 前言 随着人们生活水平的提高,对能源的需求越来越大,但能源的储量却日趋减少,加上对能源的利用率不是很高,使得能源的供给日趋紧张。如果能将暂时不用的能量储存起来,到需要时再将其释放,则可以最大限度地利用能源。这种 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 就是储能材料,利用的是材料的相变特性。 全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,我国的建筑能耗已超过全国能源消费总量的 1/4,每平方米的采暖能耗是欧洲建筑的3倍。因此在满足使用者舒适度的基础上,提高能源利用率,充分利用自然能源,降低对外界热环境的影响,从可持续发展战略角度研究新节能技术和新型节能建材已经势在必行。 相变材料应用于建筑中,由于相变材料的储热作用,建筑物室内和室外之间的热流波动幅度被减弱、作用时间被延迟,减少了室内、外之间的散热量,改善了室内热环境,从而可以降低建筑物供暖、空调系统的MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1717201571469_2负荷,达到节能的目的。 影响建筑中相变材料储能特性的因素很多,诸如相变材料的相变温度、潜热、导热系数,相变材料置入建筑中的位置、厚度等。如果能充分考虑这些因素,分析这些因素对相变材料储能的综合作用效果,并结合建筑的初投资,寻求相变材料在建筑中的最优化应用,不仅节约了资源,提高了室内的舒适度,从长远来看,更具有重要的实际意义。 2 本学科领域的科技发展简介 相变材料应用于建筑中,可以直接将相变材料掺合到建筑材料中,或将相变材料掺合到作为墙或地板贴面的材料中,也可先将相变材料充入聚乙烯小球或粉末中,然后将该粉末或小球掺合到建筑材料中。 相变材料与基材的结合 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 主要有以下三种:直接加入、浸泡和封装。直接加入法便于控制加入量,浸泡法则可对成品建筑材料进行处理。但是,采用这两种方法制备的相变储能建材耐久性差,主要表现为相变工质的泄漏和对基材的腐蚀。封装方法有效地解决了上述问题。封装包括大体积封装和微体积封装,大体积封装是将相变材料装入管件、袋子、板状容器或其他容器中,由于其在相变时与环境接触的面积太小,能量传递不是很有效。微体积封装,是指把载体基质做成微胶囊、多孔泡沫塑料或三维网状结构,而将工作物质灌注于其中;或者采用易成膜物质,如高密度聚乙烯,与相变材料共混而成,即利用二者的相容性,熔融后混合在一起而制成成分均匀的相变材料。这种材料可与传统建筑材料直接复合,工艺简单,化学性能稳定,储热量高,热导率高。 目前相变材料置入建筑中的方式主要有以下三种: (1)相变材料与混凝土块结合,用于构筑建筑墙体。Hadjievaa研究了无机水合盐 Na2S2O3.5H2O在混凝土渗入情况,并研究了相变混凝土的热性能,热循环过程中存在的泄漏现象,物理和化学稳定性能还有待于进一步提高。张东等人研究了相变混凝土制备方法及热性能。他们采用“两步法”即先制备定形相变材料骨料,然后再制备相变混凝土,其储热效果明显高于普通混凝土。Hawes等研究了不同类型混凝土块中多种相变材料的储热性能。美国Suntek Research Associate公司研制成功储热墙体块材,它是将相变材料悬浮于混凝土砌块中,作为恒温储热建筑构件。 (2)相变材料与室内围护轻质材料结合。将相变材料与水泥、石膏或高分子聚合物复合成轻质板材或浆料,将这种板材用做墙板、天花板和地板与合适的换热方式结合,其节能和蓄热效果相当明显。Dariusz Heim将相变石膏板用于被动式太阳能房间,并对其热性能和储热效果进行了数值模拟。结果表明,借助于该相变石膏板,充分利用太阳能,有时可使采暖费用节省90%。 (3)相变材料与纤维等软质材料相结合。将相变材料与纤维复合制成调温壁纸和百叶窗,可有效平抑室内温度和减小窗户热流损失。B.Pause研究了含有相变材料的窗帘与普通窗帘的热流损失,测试表明其热流量可降低30%。 3 目前国内外发展现状 围护结构具有一定的蓄热作用,因此传入建筑的热量会发生延迟。以往在湿热环境中人们往往只重视强化通风而忽略围护结构贮能对室内环境的改善作用,另外,人们在实际建筑中一般只考虑经济性,因此在建筑中较多使用轻质结构。轻质结构热容量小,易造成室内温度波动较大,增加能源消耗,影响人体的热舒适,危害人的身心健康和工作效率。 以往在湿热的环境中人们往往只重视强化通风而忽视围护结构储能对室内环境的改善作用,所以在建筑物中较多使用轻质结构Hirayama Y等人研究了具有不同热容的房间的特性。文中以木质结构和混凝土结构分别作为轻质结构和重质结构的代表,模拟分析了间歇操作和连续操作时两种结构的热特性。研究结果表明,重质围护结构有以下优点:可降低室内温度波动,提高舒适度,使建筑供暖或空调不用或少用能;可以减小所需空气处理设备(加热及制冷)的容量,同时可使空调或系统利用夜间廉价电运行,降低空调或供暖系统的运行费用。空调采暖系统的运行策略对重质结构的使用效果有较大影响,此外房间的体积与表面积比、湿度控制及通风情况对使用效果也有一定的影响。 相变材料是指在其物相变化过程中,可以从环境吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量,从而达到能量储存和释放目的的材料。相变储能材料能将暂时不用的能量储存起来,到需要时再将其释放,这就可以缓解能童供与求之间的矛盾,节约了能源。 相变材料具有较大的热容量,可以增大轻质结构的热容量,改善房间的热性能,提高舒适度,将相变材料掺入到现有的建筑材料中,制成相变蓄能维护结构,可以大大增加维护结构的蓄热功能,使用少量的材料就可以储存大量的热量。由于相变蓄能结构的储热作用,建筑物室内和室外之间的热流波动幅度被减弱、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。 洪广欢指出在综合考虑建筑初投资的情况下,尽量采用隔热性能好的材料,人为的采取措施弱化围护结构内、外表面的对流换热和辐射换热过程,可以大幅度的降低空调系统的能耗。夏季室外空气温度是周期性变化的,温度波对空调房间冷负荷的作用也是周期性的,并且存在着衰减和延迟的特性。放热衰减度与材料的热惰性指标有关,使用质量密度大、比热容大的建筑材料可以有效地增大墙体的放热衰减度,可以降低空调系统的能耗。目前的围护结构大都采用多层组合结构,保温层的组合位置不同,虽然热阻相同,热惰性指标相同,但其对室内空气的热作用效果是不同的。 很多学者对相变蓄能墙的研制和调温特性进行了研究。加拿大Concordia大学建筑研究中心(CBS)对相变墙体材料的选择和研制做了大量实验,对应用相变墙的被动式太阳房热性能进行了实验研究和数值模拟。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory, LANL)的计算结果表明,使用相变墙可以使建筑的逐时负荷均匀化,减少空调设备的初投资和运行费用。美国橡树岭(Oak Ridge)国家实验室的Stovall和Tomlinson对含相变材料的石膏墙板用于冬季辅助采暖进行了经济性分析。美国的Lawrence Berkeley国家实验室的Corina Stetiu等人用RADCOOL模拟了相变墙板和夜间通风在商业建筑和民用建筑中的应用。Rudd认为不同的季节依据人体舒适度的不同应使用不同相变温度的相变材料。此外,很多人研究了利用夜间通风改善室内舒适性。Geros V等在不同建筑结构、通风情况和气候条件下,结合实验和理论研究了夜间通风的影响因素和限制条件。法国的J-M.Roucoult 等人研究了建筑热惯性与夜间自然通风的相互影响。 考虑到人居建筑舒适性的要求,可应用于建筑围护结构的PCM主要满足以下条件:①相变温度必须在室内舒适温度范围附近;②不能从墙板中泄露、长期循环不变质、与建材要 相容;③须在恒定温度下熔化及固化,且必须是可逆相变,不发生过冷现象(或过冷度很小); ④易与建材结合;⑤无毒、无腐蚀;⑥不易燃;⑦体积膨胀率小;⑧低蒸汽压;⑨满足经济性等。 建筑物的能量仿真技术帮助了人们 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 应用相变节能建筑材料的效果。Peippo研究了包含不同量PCM的不同类型的墙体结构的热力学行为。A thienitis等则设计了一个用含PCM石膏板做内衬的室外全尺寸测试房,石膏板包含了25% (wt)的硬脂酸丁脂,得到了石膏板温度变化的非一维线性数值模拟,结果显示应用相变石膏板可以在白天降低室内最高温度4℃。Neeper研究了影响石膏板每日相变的3个主要参数:PCM的融化温度,融化发生的温度范围,单位面积墙板的储热能力。同时发现如果相变发生在一个温度范围则表明相变材料的储热能力在降低。 在我国北方夏季昼夜温差较大地区可以应用相变储能墙板来调节室内温度,提高室内的热舒适性,削减建筑中的空调负荷。实现在夜间利用通风对相变墙板蓄积冷量,在白天温度较高时吸收室内多余的热量,达到调节室温、节能的作用。相变储能建筑墙板的应用使室内和室外之间的热流波动幅度被减弱,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,达到节能目的。 林坤平等建立了分析夏季结合夜间通风的相变墙房间热性能的理论模型,提出了评价房间夏季过热不舒适程度的“累计日室内温度不舒适度”I DCT和“累计日室内综合温度不舒适度”I DC两个指标。对于给定的气象条件和给定的相变墙房间,讨论了夏季“空调”型相变墙的优化设计方法,并以伊宁地区为例进行了分析和计算,进一步讨论了相变墙房间优化热设计的方法,以此可得到某地区相变墙房间的最佳使用效果,对相变墙的实际应用有一定指导作用。 为降低冬季室温的变化幅度,减小采暖能耗,Hokoi S等讨论了在地板内安装相变蓄热板,以吸收太阳辐射的使用效果。该工作建立了分析采用相变地板的房间热性能的物理模型,研究了影响房间温度、房间平均温度的因素,分析了墙体和相变材料的储、传热工程。在研究相变材料传热时,提出了用表观比热容简化传热分析的方法并提出了考虑相变材料吸收太阳辐射后的综合室内温度:太阳—空气—温度(sol-air-temperature)的概念,同时提出了所用相变材料最佳相变温度的确定准则。 Onishi J等研究了被动式太阳房特朗勃墙(TrombeWall) 结合夜间电加热的蓄热系统的 热性能,用CFD模拟了以下4种工况的效果:①电加热器置于特朗勃墙内;②电加热器置于特朗勃墙室内侧;③电加热器置于地板表面;④与工况①相同,但加热器温度为40 ℃。工况①~③的电加热功率为1kW。模拟分析表明,相变蓄能墙不仅能有效利用太阳能,而且能贮存夜间电加热器加入的热量供次日白天使用;加热器置于墙内比放在墙表面效果要好;工况④效果比工况①略差。 城市环保和峰谷电价分计政策的实行产生了对蓄热电加热地板采暖的需求。 利用夜间廉价电加热相变材料,使其产生相变,以潜热形式储存热量,白天放出给房间供暖。林坤平等分析了与传统散热器采暖相比,该系统的优点是:①舒适性好。普通散热器一般布置在窗下,主要靠空气对流散热;地板采暖主要利用地面辐射,人可以同时感受到辐射和对流加热的双重效应,更加舒适;②清洁无污染。减少了空气对流引起的浮灰,使室内空气更清洁;③容易布置。较理想的解决了大跨度空间散热器难以合理布置的问题,可用于旅馆大厅、体育场等大空间供暖;④运行管理简单。省去了锅炉与热水管道的建设、运行管理费用;⑤适于家居和办公室供暖;⑥运行费用低于无蓄热电热供暖方式。相变蓄热与电热膜结合,在实行峰谷电价的地区,利用低谷廉价电运行,可大大降低电热膜采暖的电费开支,并缓解电网峰谷差。 近年来,国内一些研究者研制的定形相变材料适合作为蓄热式地板采暖系统应用,在此 基础上,林坤平等研究了相变蓄热地板的两种应用形式。假设所用相变材料的相变温度为30℃,在晚上23:00p.m.~次日7:00a.m.蓄存电热,地板覆盖层厚2.5cm,并模拟了该系统在北京、上海、大连和哈尔滨四个地区的使用效果。表明了除哈尔滨室外气温太低外,其他地区在使用相变材料蓄热的电加热地板方式时,冬季室内温度可以保持在16—25℃之间,基本满足人的舒适性要求,根据一些国家对地板采暖地面最高温度的限制(美国29℃,法国21℃,英国24℃,德国29℃),相变蓄能电热地板采暖是可以接受的。 4 发展前景与展望 真正的相变建材还处于实验研究阶段,在这一技术领域,今后的研究热点问题包括: (1)进一步筛选环保的低价相变材料,对在长期使用过程中物理化学性能稳定的相变材料,研究改善相变材料的导热性能; (2)研究相变材料的封装工艺和封装材料,提高相变节能建材的机械性能、耐久性能、防火性及导热性能; (3)研究强化换热措施,沿传热流体流动方向布置相变温度不同的组合相变材料; (4)普通建筑材料中掺入相变材料后,相变材料与普通建筑材料的相容性及混合后材料的储热、传热特性的研究; (5)在应用了相变储热装置或相变储热围护结构,具有不同热(冷)源型式的供暖、空调系统中,针对不同的使用条件(包括气象条件),开展房间热过程的数值模拟研究和与模拟研究对应的实验研究; (6)建立分析相变建筑构件的物理模型,在建筑热过程模拟程序中添加考虑相变储能建筑结构的模块,使相变建筑构件使用效果的计算具有通用性和可比性; (7)开展工程实用性研究,在模拟的环境下测出相变墙体的有关热工参数,计算出相变墙体的储放热速率,以此确定不同相变墙体的动态保温性能,并结合经济比较,分析得出最佳的相变材料含量和相变温度; (8)降低成本,实现工业化。