【摘 要】
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近年来,建筑能耗与日俱增,在全球致力于实现“碳达峰”和“碳中和”的共同目标以及大力发展可再生能源的背景下,太阳能的利用可以有效降低建筑能耗,但是易受到气候或昼夜的影响;同时,建筑用电负荷与电网供电的不平衡,会对电网进行冲击。为了平衡能源供给和利用时间与空间上的不匹配,减少建筑能耗,构建高效的蓄能系统是一种提高能源利用率、增加系统稳定性、建筑热环境舒适性的有效途径,因此,本文研究了适用于太阳能喷射复
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（52076219）:基于蓄冷调控的太阳能喷射-压缩复合制冷系统构建及动态特性研究； 中原英才计划—中原科技创新领军人才（224200510020）:基于太阳能热泵的建筑热环境调控及集成应用研究；
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近年来,建筑能耗与日俱增,在全球致力于实现“碳达峰”和“碳中和”的共同目标以及大力发展可再生能源的背景下,太阳能的利用可以有效降低建筑能耗,但是易受到气候或昼夜的影响;同时,建筑用电负荷与电网供电的不平衡,会对电网进行冲击。为了平衡能源供给和利用时间与空间上的不匹配,减少建筑能耗,构建高效的蓄能系统是一种提高能源利用率、增加系统稳定性、建筑热环境舒适性的有效途径,因此,本文研究了适用于太阳能喷射复合制冷系统的相变微胶囊悬浮液材料的蓄冷特性。基于太阳能喷射复合制冷系统的最佳运行参数,选取了合适的相变微胶囊材料（相变潜热为158 J/g）作为蓄冷材料;为了增强相变微胶囊的导热系数,配制了一种适用于蓄冷槽内部强制扰动换热的相变微胶囊悬浮液,基液与助剂的百分比例为去离子水（99.8%）、二甲基硅油（0.1%）、黄原胶（0.1%）,并以此比例配制质量分数分别为10%、15%、20%的相变微胶囊悬浮液,该悬浮液具有良好的悬浮稳定性和流变性。对蓄冷型太阳能喷射复合制冷系统的运行原理进行介绍,并通过郑州地区典型日太阳能集热量、系统制冷量、建筑冷负荷、蓄冷量之间的耦合关系,提出了适用于该系统的运行控制策略;搭建太阳能喷射复合制冷系统中电压缩制冷子系统及相变蓄冷/释冷实验台,对相关设备进行了设计和选型。在较优的制冷系统运行工况下,实验研究了不同循环水流量（2/3/4/5 L/min）、不同质量分数（10/15/20%）、不同搅拌速率（0/100/150/200/250/300 r/min）、不同注气速率（0/6/12/18 L/min）对相变微胶囊悬浮液平均蓄冷/释冷速率的影响,通过正交实验,分析了相变微胶囊悬浮液蓄冷的最优运行工况。对上述实验所得数据进行处理和分析,结果表明,在循环水与相变微胶囊悬浮液温差变化的影响下,相变微胶囊悬浮液的平均蓄冷速率和系统能效比随时间均呈现逐渐降低的趋势,分别降低至0.6 W和52%;相变微胶囊悬浮液的平均蓄冷速率随着搅拌速率的增大而提高,相比于无强制扰动,在强制扰动下,平均蓄/释冷速率、总蓄冷量均显著提升,蓄冷槽内部温度分布更加均匀;另外,相比于机械搅拌扰动,注气扰动的综合优势更大,两种扰动方式具有相似的平均蓄/释冷速率,而注气扰动对微胶囊颗粒的伤害和设备功耗均有效降低。不同质量分数的悬浮液中,15%的相变微胶囊悬浮液具有较高的平均蓄冷速率。同时由于导热速率和粘度较小,质量分数为10%的悬浮液具有较高的总蓄冷量,主要因为相变完成度高;即使在较低相变完成度的情况下,相变微胶囊悬浮液的总蓄冷量仍比水蓄冷高1.24倍。根据正交实验的结果分析可知,循环水流量为5 L/min,相变微胶囊悬浮液质量分数为15%,搅拌速率为300 r/min（或者注气速率6 L/min）是最优的蓄冷工况。
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