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“产学研用”模式推动相变蓄热技术工程化高效应用
发布时间: 2022-05-12 | 544 次浏览
天津大学环境科学与工程学院教授吕石磊率领的“低碳建筑与储热利用”研究团队,十几年来致力于建筑相变蓄热···

天津大学环境科学与工程学院教授吕石磊率领的“低碳建筑与储热利用”研究团队,十几年来致力于建筑相变蓄热基础理论和核心技术的前沿研究。研究团队在多项国家自然科学基金、国家重点研发计划、产学研技术开发等科研项目的支持下,通过完善理论方法、研发相变材料、开发蓄热装置、建设智慧平台等,实现了相变蓄热供暖技术基础理论—关键技术—工程应用的全链条创新。

研究团队潜心研究多年,从理论上揭示了相变蓄-释热过程中的能量转换机制,形成了工程适用的建筑相变储能计算改进模型和仿真计算平台,实现了相变材料在建筑供暖工程应用中的精准计算。研发了相变熔凝点涵盖20~120℃的系列化高焓值复合相变材料,实现建筑用相变温度区间全覆盖。根据相变热质与不同传热流体实现高效蓄-释热的换热结构和围护结构整体封装技术,结合太阳能、夜间冷风等自然气候资源,研发了包括相变蓄热采暖地板、夹层通风式相变蓄热墙体、相变防辐射屋顶、贴附式相变墙体、地道风相变蓄冷屋顶等全方位相变蓄热建筑构件。研制了45~80℃的单级和梯级等系列化高性能相变蓄热装置,与常规技术比,相变材料(PCM)利用率提升了14%,蓄热量和供热量提升了40%以上,并深化了相变蓄热与太阳能、热泵、电锅炉等热源系统的耦合方法,形成了相变蓄热多能系统的设计方法。建立了耦合负荷预测和动态规划算法,以实现最佳蓄-释匹配的相变蓄热供暖系统智慧运行平台,平台使工程应用中的储热供暖系统供需匹配度提升15%以上,供暖季总运行费用可降低10%以上,显著提升了系统运行效率和经济性。

研究团队的多项创新性成果应用于国家住宅科技产业技术创新战略联盟、“十二五”和“十三五”国家重点研发计划项目等多项示范工程中,为加快实现碳中和及乡村振兴提供了先进技术支撑。示范工程的效果得到了科技部重点研发计划验收专家的高度认可,成果曾获得2021年人社部第一届全国博士后创新创业大赛金奖、2018年天津市技术发明二等奖和住房城乡建设部华夏建设科学技术二等奖等多项奖励。

“十三五”国家重点研发计划示范工程:天津市农村被动式太阳能相变蓄热供暖工程 刘显华/供图

吕石磊率领的研究团队在相变蓄热领域的系列研究成果,得到业界高度认可。上市公司、全国民营企业40强、智能电网与新能源领域系统集成商亨通集团聘请吕石磊为第十届集团战略专家,其旗下子公司——北京华厚能源科技有限公司与天津大学成立“校企联合研究中心”,并展开实质性紧密合作,共同研发了相变蓄热材料、蓄热供暖关键设备及技术集成系统,基于“产学研”的成果,已形成适用于不同场景的蓄热装置产品,并在京津冀等北方地区清洁供暖工程中得到规模化应用,取得了显著的经济效益和环境效益。

北京华厚能源科技有限公司是全球领先的储能技术解决方案供应商,专注于储能领域,坚持持续创新、开放合作,致力于储能系统软硬件的研发,为企业客户和消费者提供优质的系统工程师(SE)解决方案和智能化客户体验。华厚能源着眼于能源综合利用、多能互补、“互联网+能源”等能源行业基础,以“采—发—输—配—用—储”作为公司主要业务出发点,并以储能作为公司核心工作内容。通过与研究团队产学研合作,对储能设备及配套系统的不断研发,实现服务于煤改电、分布式能源及余热回收等清洁能源综合利用项目落地。

随着国家多项针对储热技术发展的利好政策不断出台和供暖领域的快速转型发展,通过越来越多的高校、企业、科研单位的通力合作,未来相变蓄热技术必将成为清洁供暖的新动力,为实现建筑领域的“双碳”目标贡献力量。

(作者简介:刘显华,北京华厚能源科技有限公司制造研发总监,多年来一直与天津大学开展产学研用一体化合作模式,完成多场景相变储能解决方案落地。)

本文原载于《中国建材报》4月25日11版


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