相变储能材料毕业论文

相变材料的研究进展具体内容是什么，下面中达咨询为大家解答。能源是人类社会生存和发展的血液,在电力供电引起的能源和环境危机越来越被人们关注的情况下,如何开发出新的绿色能源以及提高能源的利用率显得越发重要。现阶段,人们关心比较多的新能源是太阳能,但是太阳能利用和废热回收存在时间和空间上的不匹配的问题。相变储能材料可以从环境中吸收能量和向环境释放能量,较好地解决了能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,有效地提高了能量的利用率。同时相变储能材料在相变过程中温度基本上保持恒定,能够用于调控周围环境的温度,并且能重复使用。相变储能材料的这些特性使得其在电力移峰填谷、工业与民用建筑和空调的节能、纺织品以及军事等领域有着广泛的应用前景。1 相变材料的研究进展1-1 相变材料的分类相变材料是可将一定形式的能量在高于其相变温度时储存起来,而在低于其相变温度时释放出来加以利用的储能材料。它主要由主储热剂、相变点调整剂、防过热剂、防相分离剂、相变促进剂等组分组成。相变材料种类很多,从所储能量的特点看,分为储热材料和储冷材料两类。从储能材料储能的方式看,可分为显热储能、潜热储能和化学反应储能3类。其中,潜热储能是利用相变材料的相变潜热来储热,储能密度大,储热装置简单、体积小,而且储热过程中储热材料近似恒温,可以较容易地实现室温的定温控制,特别适用于建筑保温节能领域。从蓄热的温度范围看,可分为高温、中温和低温3类。高温相变材料主要是一些熔融盐、金属合金;中温相变材料主要是一些水合盐、有机物和高分子材料;低温相变材料主要是冰和水凝胶。从材料的化学组成看,可分为无机相变材料、有机相变材料和混合相变材料三类。无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金等无机物;有机相变材料主要包括石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物;混合相变材料主要是有机和无机共融相变材料的混合物。从蓄热过程中材料相态看,可分为固液相变材料、固固相变材料、固气相变材料和液气相变材料。由于后两种相变方式在相变过程中伴随有大量气体的存在,使材料体积变化较大,因此尽管它们有很大的相变焓,但在工程应用中很少被使用。固液相变材料主要包括水合盐和石蜡等。固固相变材料相变时不发生相态的转变,而是相变材料的晶型发生了变化,在晶型变化过程中有热量的吸收和放出。固固相变材料主要包括高密度聚乙烯、多元醇和具有层状钙钛矿晶体结构的金属有机化合物。1-2 相变材料的筛选和改进上个世纪80年代美国Dow化学公司对近2万种相变材料进行了测试,结果表明只有1%的相变材料有使用价值,它们是有合适熔点的水合盐以及一些有机相变材料。由于民用建筑对材料的性质与经济因素有严格的限制,适用于储能建材的相变材料就更少了。用于低能耗建筑的理想相变材料应满足以下几项要求:(1)相变材料的室内设计温度或者供暖、空调系统要求的温度范围内;(2)具有足够大的相变潜热;(3)相变时膨胀或者收缩要小;(4)相变的可逆性要好;(5)无毒性、无腐蚀性;(6)制作原料廉价易得。但是实际上,能够满足以上各种条件的理想相变材料是不存在的。所以,需要对相变材料进行改进。对相变材料的改进主要有以下两种方法:(1)将几种有机物配合成二元或者多元相变材料,也可以将有机物与无机物复合,从而制得合适相变温度以及相变潜热的相变材料。(2)制备一直保持固体形状的固液相变材料。这类相变材料的主要组成成分有两种:工作物质和载体基质。前者用来储能,主要是固液相变材料;后者可以保持材料的不流动性和可加工性,载体基质的相变温度一般都较高,载体基质不仅要有结构材料的一般特性,还要与相变材料相容、无腐蚀、无化学反应及成本低等。1-3 相变材料的制备方法目前制备相变材料的方法主要有以下3种:(1)基体材料封装相变材料法基体材料封装相变材料法就是把基体材料按照一定的成形工艺制备成微胶囊、多孔或三维网状结构,再把相变材料灌注于其中或把载体基质浸入熔融的相变材料中。其中微胶囊化技术包括界面聚合法和原位聚合法:(1)界面聚合法是将两种反应单体分别存在于乳液互不相溶的分散相和连续相中,而聚合反应是在相界面上发生的。这种制备微胶囊的工艺优点为可以在常温下操作,而且方便简单、效果好。缺点是对壁材要求较高,被包覆的单体要有较高的反应活性;制备出的微胶囊夹杂有少量未反应的单体;界面聚合形成的壁膜的可透性一般较高,不适于包覆要求严格密封的芯材等。(2)原位聚合法的技术特点是:单体和引发剂全部置于囊心的外部且要求单体可溶,而生成的聚合物不溶,聚合物沉积在囊心表面并包覆形成微胶囊。(2)基体和相变材料熔融共混法本方法是利用相变物质和基体的相容性,熔融后混合在一起制成组分均匀的储能材料。此种方法比较适合制备工业和建筑用低温的定形相变材料。(3)混合烧结法本方法首先将制备好的微米级基体材料和相变材料均匀混合,然后添加一定量的外加剂球磨混匀并压制成形后烧结,从而得到储能材料。1-4 相变材料的表征相变材料的表征目前没有统一的标准,李栋[1]等人给出了4种较为全面的表征方法,包括差示扫描量热法(DSC)和热分析法(TA)、TG分析法、时间-温度曲线法以及扫描电镜法(SEM)。扫描量热法(DSC)和热分析法(TA)主要用来表征相变材料的储能温度范围和储能密度。TG分析法主要是用来研究相变材料的稳定性和储热能力。时间-温度曲线法主要是用来测量相变材料完全相变的时间,从而计算其导热系数。扫描电镜法(SEM)主要是用来观测相变材料的断面,以确定其结构的均匀性和稳定性。2 相变储能材料在建筑领域的应用2-1 相变储能材料在建筑中的应用历史与现状相变材料应用于建筑的研究开始于1982年,由美国能源部太阳能公司发起。1988年起由美国能量储存分配办公室推动此项研究。Lane在其著作《太阳能储存———潜热材料》一书中对20世纪80年代初以前相变材料和容器的发展作了总结。20世纪90年代以相变材料处理石膏板、墙板与混凝土构件等建筑材料的技术发展起来了,随后,相变材料在石膏板、墙板与混凝土构件的研究和应用得到了发展,主要目的是增强轻质结构的热容。美国Neeper估计相变墙板能转移居民空调负荷中90%的显热负荷到用电低谷期,可降低30%的设备容量。Oakbridge国家实验室在1990年得出结论:在太阳房中,相变墙板能明显降低附加能量的消耗,回报期大约是5年。日本的Kanagawa大学和TokyoDenki大学的研究人员对相变墙板的储热性能进行了研究。他们得出了相变墙板的使用使得热负荷更加平缓,辐射域更加舒适,用电量下降,有消减峰负荷的可能的结论。国内对相变建筑材料的研究起步较晚,张寅平研究了无水乙酸钠和尿素的共混物,其相变温度在28~31℃。同济大学则主要以工业级的硬脂酸丁酯为相变材料进行建筑节能混凝土材料的研究。2-2 建筑用相变储能材料的封装技术相变材料与基材的结合方式主要有直接加入、浸泡和封装3种。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露和对基材的腐蚀。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、板状容器或者其他容器中,这种容器化相变材料已经被市场应用到太阳能领域,但是由于其在相变时与环境接触的面积太小,使得能量传递不是很有效。因此,微体积封装越来越吸引人们的眼球。微观封装,是指把载体基质做成微胶囊、多孔泡沫塑料或者采用易成膜物质。现阶段将相变材料微胶囊化研究的较多。微胶囊相变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,导热率高。2-3 相变储能材料的相变机理。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

现阶段建筑节能领域存在较为繁复的管理程序，并且包括多方面的内容，必须在整个项目中管理工程质量、安全、进度等内容。建设建筑节能工程，其中最为重要的是建筑节能领域中相变建筑材料的应用，并且只有通过相关技术措施才能保证稳定有效开展项目的施工。建筑节能领域中相变建筑材料的应用必须更新技术，提高技术管理的水平，以便有效开展土建工程项目建设，并且在具体的施工过程中引进最新的先进技术。笔者针对建筑节能领域中相变建筑材料的应用，从相变储能墙板、相变储能砂浆、其他相变材料等方面的应用要点进行了深入分析和研究，旨在为今后建筑节能领域中相变建筑材料的应用管理提供经验和指导。建筑节能领域相变建筑材料的应用为了减少建筑工程中的材料消耗，降低空调以及供暖系统的投入成本，相变材料在建筑节能工程上的应用受到了广泛的关注。相变储能墙板在二十世纪八十年代，相变储能墙板产生了，其作为一类围护结构类材料，由相变材料组成。结合其建材基体实际，有如下几类：第一类是基材为石膏板的建材，其在外墙内壁中应用较多，有着稳定室内温度和房屋舒适度的优点；第二种是基材为混凝土的建材，其大都应用于外墙体；第三种是基材为保温隔热材料的建材，大都应用于节能高效的建筑当中。总结而言，此类墙板在建筑围护结构中应用较多，如果屋内温度高于此材料时，材料就会因为相变的产生而吸收屋内多余热量，反之，屋内温度低于此材料时，材料就会因为相变的产生而释放屋内多余热量，最终使得房间舒适度得以保障。因而，相变储能墙板有着调整围护结构热量、保证房间舒适度的功能。相变储能砂浆如果在砂浆等基质中混入相变材料，就可以使得其具有一定的备蓄能力。国外有学者研究发现，在微胶囊技术下，如果在能量微球中封装一定的石蜡，并且混合于一定的灰泥，就能形成石蜡砂浆，此种砂浆若用于房屋的内墙，就能起到冬天保存热量夏天排除热量进而使得屋内温度得以稳定的效果。如果房屋中的温度高于22摄氏度的时候，石蜡就会因为融化而吸收大量的热量进而使得房屋中的温度得以降低；反之，如果房屋中的温度低于22摄氏度的时候，石蜡就会因为凝固而吸收大量的热量进而使得房屋中的温度得以升高。还有国外研究表明，如果将一定浓度的丁基硬脂酸盐融合于丁基棕榈酸盐，就能形成一类相变材料，若采用直接混合的方式混合于灰泥砂浆，采用一定工艺就能将相变储能墙板制造出来。此类墙板有着更好的储热性能，在相变材料的作用下，可以更为精确的控制储热量。相变材料的其他应用在其他方面，包括相变储能混凝土、建筑保温隔热材料、相变材料涂料、相变蓄热地板等。和一般的混凝土相比，相变储能混凝土的热熔相对较大，因而若将其应用于外墙体，就能稳定房屋温度，使得房屋中的舒适度得以保障；建筑节能的地基力量就是保温隔热材料，也是当前节能设计中的重点研究内容。而就相变材料涂料而言，若在建筑当中进行应用，就能使得储热能力得以升高，进而更好的普及材料。就相变蓄热地板而言，大都和电加热融合而用，在地板采暖下，可以平衡屋内温度，能够保证居住者的头凉和脚暖，有着相对较低成本，可以广泛应用。总之，上述种种因素都会对建筑节能领域中相变建筑材料的应用管理产生影响，并且地质状况、气候条件、运输情况、资金情况、政策处理和施工难易程度等外部因素也会影响建筑节能工程，由此可见，该项管理是一项系统的工程，并且有极大的难度，一方面要将各种外部影响因素考虑在内，另一方面要保证管理者的工作稳定有序开展，抓好各个环节，要将各项事宜落实到位。对建筑节能领域中相变建筑材料的应用严格把关，并重视和有效控制技术问题，将控制管理整个工程项目实施落实到位。我国现如今普遍开展了控制和管理建筑节能领域中相变建筑材料的应用工作，因此，进一步科学有效控制建筑工程中节能应用管理问题是现如今相变建筑材料管理人员亟待解决的重要问题。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：