相變儲能材料技術(shù)是近年來蓄能領(lǐng)域和新材料領(lǐng)域新興的研究熱點(diǎn),該 技術(shù)對建筑節(jié)能、解決能源緊張有著重要的應(yīng)用價(jià)值。相變儲能技術(shù)在建筑 中有著廣泛的應(yīng)用,對于太陽能供熱系統(tǒng),由于太陽能具有間斷性與能量密 度低的特點(diǎn),不能連續(xù)穩(wěn)定的提供熱量,限制了太陽能的大面積使用,為了 蓄存不穩(wěn)定的太陽能,常以蓄熱水箱為蓄熱設(shè)備,水為蓄熱介質(zhì)來維持系統(tǒng) 穩(wěn)定運(yùn)行,從而使得蓄熱水箱需要放置在一個(gè)特定的房間中,占用了寶貴的 建筑面積。本成果所涉及的模塊化相變箱及其構(gòu)成的相變蓄能系統(tǒng),其通過 采用設(shè)置多個(gè)獨(dú)立腔體的技術(shù)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)蓄熱和末端供熱的目的,同時(shí),在 達(dá)到同樣存儲熱量的情況下能減少傳統(tǒng)蓄熱水箱體積,還能增大蓄熱水箱運(yùn) 行時(shí)長,減少輔助能源設(shè)備能耗;水箱中所用相變材料相變潛熱大,在相變 溫度附近蓄放熱溫度穩(wěn)定,采用封裝成板片形式的技術(shù)放置于普通蓄熱水箱 中,將時(shí)間和空間上分布不均不穩(wěn)定的太陽能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的熱能儲存在相變材 料中,可以有效增大太陽能能源利用率。
太陽能通風(fēng)煙囪(Solar Chimney, SC)作為世界上最豐富、最具發(fā)展?jié)摿?的能源資源一太陽能的被動利用技術(shù)之一,因其具有降低建筑通風(fēng)與空調(diào)能耗、 改善室內(nèi)空氣品質(zhì)及能源資源可再生等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中, 是生態(tài)與節(jié)能建筑研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。但是傳統(tǒng)太陽能煙囪一直存在著蓄熱 能力差、工作不穩(wěn)定的缺點(diǎn),在沒有太陽輻射的時(shí)段無法運(yùn)行。本團(tuán)隊(duì)成果 創(chuàng)新點(diǎn)在于將相變材料與傳統(tǒng)太陽能煙囪相耦合,相變材料是替代傳統(tǒng)蓄熱 介質(zhì)的最佳選項(xiàng),與顯熱蓄能相比,相變蓄熱是種潛熱蓄能模式,具有蓄能 密度高,體積小,溫度變化小,相變溫度選擇范圍寬,易于控制等優(yōu)點(diǎn)。相 變材料耦合太陽能煙囪可以有效提高煙囪本身的蓄熱能力,將多余的太陽能 貯存起來,在沒有太陽輻射時(shí)使用,從而有效延長了太陽能煙囪的工作時(shí)間。 市場及經(jīng)濟(jì)效益分析:
在自然通風(fēng)領(lǐng)域,目前節(jié)能設(shè)計(jì)中由于太陽能等可再生能源在時(shí)間和強(qiáng) 度等方面的間歇性和不穩(wěn)定性,導(dǎo)致當(dāng)前面臨最大的挑戰(zhàn)就是滿足建筑的熱 舒適性,傳統(tǒng)太陽能煙囪利用普通圍護(hù)結(jié)構(gòu)或金屬板作為蓄熱介質(zhì),蓄熱方 式是顯熱蓄熱,墻體表面溫度是隨著太陽輻射強(qiáng)度的變化而變化的,墻體溫 度的變化極容易引起通風(fēng)量變化或人體熱不舒適感。另外,煙囪蓄熱墻的蓄 熱能力差,在多云天氣或夜間,太陽能煙囪工作效能很差或不能工作,這極
大地限制了太陽能煙囪的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí),相比于市場常見的機(jī)械通風(fēng)技術(shù), 其能達(dá)到良好的通風(fēng)效果,但是需要復(fù)雜的通風(fēng)設(shè)備和動力設(shè)備,結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 而以相變太陽能煙囪為代表的自然通風(fēng)技術(shù)低能耗,結(jié)構(gòu)簡單,僅需經(jīng)過合 理布置房間的門窗位置即可形成有組織的自然風(fēng),尤其在過度季節(jié)和氣候溫和 地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。
團(tuán)隊(duì)介紹:
本研究團(tuán)隊(duì)擁有一批由教授、副教授、青年教師、博士和碩士組成的高 層次科研人員及先進(jìn)的科研設(shè)備,在相變傳熱理論和數(shù)值模擬分析等方面均 具有扎實(shí)的基礎(chǔ),人員組成結(jié)構(gòu)合理,團(tuán)隊(duì)成員大都有豐富的現(xiàn)場實(shí)測經(jīng)驗(yàn) 及實(shí)驗(yàn)室研究的工作經(jīng)歷。研究團(tuán)隊(duì)的主要研究人員盧軍教授主持完成了國 家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“山地城鎮(zhèn)室外熱環(huán)境預(yù)測與評價(jià)”,作為專題負(fù)責(zé)人完 成了國家科技攻關(guān)項(xiàng)目“長江流域住宅節(jié)能理論與策略研究",主研完成了國 家十一五科技支撐計(jì)劃子課題“城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)機(jī)理和模擬技術(shù)研究”以及數(shù) 十項(xiàng)建筑可再生能源利用科研課題和工程方案的可行性研究,具有堅(jiān)實(shí)的理 論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn),目前正在主持完成國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高 海拔寒冷地區(qū)室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量及調(diào)控機(jī)理研究"的研究工作。盧軍教授在相 變材料在建筑領(lǐng)域應(yīng)用研究方面有較多的工作積累,尤其是相變蓄能水箱與被 動式自然通風(fēng)技術(shù)等方面取得了豐富成果,發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,為團(tuán)隊(duì)發(fā)展提供 相關(guān)研究建議和指導(dǎo)。
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