适合温室农业大棚设备用的相变储能材料

发布时间：2016年9月6日   |   阅读次数： 104

适合温室农业大棚设备用的相变储能材料
温室在现代农业中发挥着重要作用，它在克服恶劣的自然气候条件，尤其是青藏高原高寒高海拔地区发展特色生态农业、开发农产品新品种，提高农业生产率等方面具有突出价值。温室大棚主要控制适宜农产品的温度和湿度，在这方面相变材料起着重要作用。农业大棚设备中相变材料的研究始于20世纪50年代，先后采用了以CaCl2"6H20,NaS04"lOH20、石蜡、聚乙二醇(PEG)等做了大量研究，结果表明能在一定范围内调节大棚温度，有效节约温室运行费用和能耗。
条件在我国西北地区(青海)，昼夜温差较大，晴朗的白天冬季温室内的日温差高达1530℃，夜间环境最低温度能达到一20℃。一般植物生长适宜温度为20一25℃。温度在10一15℃时组培苗发生僵苗，35~40℃时生长缓慢，25℃是生长高峰。温度过低或过高都会影响植物的生长发育，停止生长或造成伤害，甚至死亡。冬季养花温度最低不能低于5℃，夏季温度过高应适当遮阴、喷水降温。对于适合温室大棚用的相变材料，迄今为止国内外国内外研究较集中的还是无机水和盐、石蜡、脂肪酸以及它们之间的复合物。然而，由于温室大棚的结构特点以及其温度控制要求，适合于温室大棚用的相变储能材料必须具备的条件是：1)相变温度在植物最佳生长温度20一25℃；2)相变可逆性好，在相变过程中不应该发生分层现象；3)不发生过冷现象或者过冷度很小，性能稳定；4)相变潜热足够大；(5)导热系数大；6)相变时体积变化小；7)无毒、无腐蚀、无泄漏、对环境无污染；8)原材料来源广泛、价格便宜。然而，在实际应用中要使相变材料完全满足这些所有的条件是非常困难的，因此，通常情况下主要依据(1),(2),(3),(4)项选择相变材料，然后采取一些措施方法解决其遇到的问题。并且单一的相变材料己经难以获得较理想的相变温度和储热效果，在温室中为了获得所需的相变温度和较高的潜热值通常也使用复合储热材料。
无机复合类常见低温相变储热材料主要包括无机盐水合物、有机物和高分子等，可根据实际情况进行选择，一些商用的常低温相变储热材料的物性数据等。用CaCl2"6H20作为储热材料采用地下储热系统加热温室，相比于未使用相变材料的普通温室，使用相变材料的温室可节约60%~80%的燃料。发现CaCl2"6H20不仅可以可提高温室温度，控制湿度，而且更适于作物生长。马江伟等C237实验结果表明：硼砂、氧化铝、九水硅酸钠为六水氯化钙的优良成核剂，CMC为增稠剂；分别向六水氯化钙中加入1%硼砂+1%CMC1%氧化铝+4%CMC1%九水硅酸钠+2%CMC可以有效解决六水氯化钙多循环过冷度增大和相变时间缩短现象，200次循环性能稳定；加入适当比例成核剂和增稠剂的六水氯化钙具有较高潜热值和合适相变温度。徐云龙等C2al研究了不同成核剂的添加方法及工艺参数对CaCl2"6H20的过冷特性的影响及其变化规律。实验结果表明，使用硼砂和SrCl2"6H20等成核剂可分别将CaCl2"6H20过冷度降低至2℃和接近0℃，此法有效地解决了过冷现象。以六水氯化钙+1%氧化铝+4%CMC为相变蓄热体系，采用陶粒真空吸附相变材料的方法，制备六水氯化钙/陶粒定形相变材料，所制备六水氯化钙/陶粒定形相变材料的第1次和2000次循环的DSC测试结果相差较小，在经过多次循环后，内部的相变材料化学稳定性依然比较好，2000次循环后相变温度为24.37℃溶解潜热为141.1kJ"g。然后加入水泥等制备成的相变砌块其软化系数和蓄热系数均符合日光温室中使用。Na2S04lOH20俗称芒硝，是温室储热材料研究及应用另一较多的无机水合盐材料，相变溶解温度孔：32.4℃，具有潜热大△从：导热系数高0.544W、相变体积变化小等优点。徐燕等。就蔬菜大棚夜间需要提升温度的需求采用Na2SOQ·lOH2O作为实验用储热材料。实验结果表明，在晴天，该储热材料白天储存的太阳能可使塑料大棚内日平均气温提高2.4℃，夜间平均气温提高5.4℃。以Na2S04"lOH2O为主要成分制备了熔解温度为22~25℃和8℃的两种相变材料分别用于白天和夜间的温室复合相变材料。但Na2SOQ"lOH20在1000次循环相变后，其熔解热降低达73%。并且在Nishin。和Takakura的研究中发现，农业大棚打弯机在玻璃温室大棚中使用Na2S04"lOH20后发现，在室内温度降到8℃时，有约50%的材料并未发生相变未发挥作用。
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