热能电气化要求开发创新型家用热电池,以有效平衡能源需求和可再生能源供应。热化学储热系统由于其高热能存储密度和最小的热损失,在支持供暖电气化方面显示出巨大的前景。在这些系统中,基于盐水合物的热化学系统特别有吸引力。然而,它们在蒸汽存在下确实存在缓慢的水合动力学问题,这限制了可实现的功率密度。此外,它们相对较高的脱水温度阻碍了它们在支持供暖系统中的应用。此外,在供暖应用中实施这些系统时,仍然存在关于适当的热力学、物理、动力学、化学和经济要求的挑战。本研究分析了一种基于醋酸钠与液态水直接水合的热化学储能方案。所提出的方案满足了供暖应用的众多要求。通过直接将液态水添加到盐中,实现了前所未有的 5.96 W/g 的功率密度,比之前报道的其他利用蒸汽的盐基系统高出近两个数量级。尽管由于潮解和颗粒聚集,反应性会下降,但事实证明,通过加入 10% 的二氧化硅可以有效缓解这种失活,从而实现较低但稳定的能量和功率密度值。此外,与之前研究的其他盐不同,乙酸钠可以在热泵等电加热系统的理想温度范围内完全脱水(40 ◦ C - 60 ◦ C)。通过实验分析确定了所提方案在脱水、水合和多循环行为方面的性能。
1。概述3 2。昆虫传粉媒介面临更温暖的未来,并有更多的极端情况9 3。将天气和气候与昆虫传粉媒介的体温联系起来11 3.1生物物理建模可以从环境条件上预测体温11 3.2辐射交换13 3.3对流热交换17 3.4体型17 3.5手术温度方法19 3.6摘要19 4.避免单个昆虫授粉媒介过热的机制20 4.1避免发育时机避免热应激20 4.2较冷的微气候的行为选择较冷的微气候20 4.3行为减少净辐射热增益21 4.4对流热损失的行为增加21 4.5生理机制增加了辐射和辐射损失24的辐射44. 6 25 4.8避免通过减少代谢热产生过热25 5.通过增加蒸发热损失来避免过热27 5.1热与水之间的相互作用29 6。避免过热的机制:生命阶段效应29 6.1鸡蛋29 6.2幼虫30 6.3 pupae 32 7。社会传粉媒介的巢热调节32 7.1大型巢的热预算33 7.2被动与主动热调节调节34 7.3育雏热调节和热耐受性34
在这项研究中,通过研究牛顿的冷却定律来重新考虑对象冷却(或加热)的过程。研究结果突出了物体的体积特异性表面积与热含量变化的动力学之间的重要关系;也就是说,显示物体的温度降低的速率额外取决于对象的体积特异性表面积的大小。如果与物体的体积相比,与环境接触的表面积很小,则环境的影响(例如热量交换,热量损失)对物体的影响也很小。因此,当试图提高热量储存设计的能源效率外,除了增加热渗透层的厚度外,可以通过减少特定体积的表面积作为附加选择来降低对象的特定热损失。这一假设是基于观察结果,并且在对牛顿冷却定律进行了重新解释之后,通过一个计算示例证实了观察到的现象,通过应用批判性思维,这种示例变得更加可以理解。牛顿的冷却定律已被新表达用于工程设计,实践和教育。这项研究中提出的该法律的解释可用于减少特定的热量损失并加强传热。文章提请注意特定体积表面积的重要性,这在此处介绍的情况以外的许多工程领域中都是重要的变量。此处描述的方法可以看作是传热教科书中考虑的传统教育方法的另一种替代方法。
人们经常要求使用建筑结构部件的耐火性能来预测或估计未经测试的结构的耐火性能。在某些情况下,有用的估计可能基于可用的数据。然而,在大多数情况下,最终结果气候的质量在很大程度上取决于评估人员对问题的经验和感觉。为了帮助更准确地做出此类估计,该局设计并建造了一个电子设备,用于进行必要的计算。对建筑物的各个部分进行了耐火测试,以确定建筑物在火灾影响下的适用性。虽然机械行为可能经常限制该结构在这方面的实用性,但通常情况下,热传输是决定其耐火能力的关键因素。此类测试 [1] 1 中使用的装置要求在炉内封闭结构中应用与标准火灾暴露相对应的时变温度函数。该程序还允许通过辐射和对流从样品未暴露部分发生热损失。这些条件使得使用分析方法解决传热方程变得不切实际。因此,使用一些高速近似方法来计算暴露于火中的结构的热行为似乎是可取的。人们考虑使用数字和传统模拟计算机,并取得了一定程度的成功,近似地解决了这些问题。然而,似乎使用热电路和电路之间的直接类比可能会在解决问题时提供更大的灵活性,并简化“编码”。该设备的构造与 Lawson & McGuire [2] 开发的设备有些相似。这直接利用了电气和热电路之间的类比,而不需要大量组装电子机械操作器或单元
第 5 章:研究方法 ................................................................................................ 68 5.1 简介 ................................................................................................................ 68 5.2 数据收集 .............................................................................................................. 69 5.2.1 数据分类及准确性 ........................................................................................ 71 5.2.2 现场访问 ...................................................................................................... 72 5.3 基于统计回归的基准测试 ............................................................................. 73 5.3.1 统计分析 ...................................................................................................... 75 5.3.1.1 相关性分析 ............................................................................................. 76 5.3.1.2 回归分析 ............................................................................................. 77 5.3.1.3 箱线图 ............................................................................................. 77 5.4 建筑模拟 ............................................................................................................. 78 5.4.1 EnergyPlus 室内游泳池模块 ............................................................................. 79 5.4.1.1 室内游泳池的能量平衡 ...................................................................................... 80 5.4.1.2 泳池水面的对流 ...................................................................................... 81 5.4.1.3 泳池水面的蒸发 ...................................................................................... 81 5.4.1.4 与泳池水面的辐射交换 ............................................................................. 82 5.4.1.5 通过泳池底部的传导 ............................................................................. 83 5.4.1.6 补充泳池水供应 ............................................................................................. 83 5.4.1.7 人体热量增益 ............................................................................................. 83 5.4.1.8 来自辅助泳池加热器的热量 ............................................................................. 84 5.4.1.9 泳池加热以控制泳池水温 ............................................................................. 84 5.4.1.10 泳池或表面热平衡方程总结 ............................................................................. 85 5.4.1.11 泳池流速........................................................................... 85 5.4.1.12 舒适度和健康 ................................................................................ 86 5.4.1.13 空气输送率(室内泳池) .............................................................. 86 5.4.2 EnergyPlus 模型 ...................................................................................... 86 5.4.3 蒸发、热损失和补充水量 ...................................................................... 88 5.4.4 选择水上运动中心进行模拟的标准 ...................................................................................... 92 5.4.5 如何模拟用水量 ...................................................................................................... 93 5.4.6 模型校准过程 ...................................................................................................... 93 5.4.7 参数研究 ............................................................................................................. 95 5.5 能源来源和温室气体转化 ...................................................................................... 96 5.5.1 温室气体排放转化 ...................................................................................... 98 5.6 结论 ...................................................................................................................... 99
我们提出了一种混合可再生能源系统——地热能存储系统 (GeoTES) 和太阳能系统——以提供低成本的可调度电力,时间范围从每日、每周到每季不等。带太阳能系统的 GeoTES 使用聚光太阳能集热器场来产生热水,然后注入沉积盆地以产生合成地热资源。然后,可以在电网需要时调度存储的地热。GeoTES 对于光伏和风能等非灵活可再生技术渗透率高的电网尤其有价值。在这项工作中,我们结合了电力循环模拟工具 IPSEpro 和国家可再生能源实验室 (NREL) 的经济分析工具 SAM,开发了一个复杂的混合模型来评估 GeoTES 的技术和经济潜力。分析表明,在适当的初始充电期内,存储中的热损失几乎可以忽略不计,是一种适合长期储能的技术。评估了各种电力循环选项,并选择了最合适的电力循环进行进一步研究。 GeoTES 系统的年度计算表明,季节性存储 4000 小时可实现 12.4 ¢/kWh e 的平准化存储成本 (LCOS);该值远低于现有的长期存储。与电池和熔盐储热系统不同,GeoTES 的 LCOS 对 8 小时以上的存储时间不敏感。这一结果表明,GeoTES 可以成为未来电力市场上具有竞争力的季节性存储技术。GeoTES 系统的平准化电力成本也经过仔细分析,根据太阳能集热器的价格,其变化范围在 10.0 到 16.4 ¢/kWh e 之间。[DOI:10.1115/1.4047970]
准确描述多体相互作用仍然是理论和计算化学领域的挑战,但它是理解和优化与量子信息和能量转换等应用相关的材料性能的关键。在这里,我将描述我在两种不同材料中模拟多体相互作用的工作。首先,我将讨论量子点 (QD),这是一种半导体纳米晶体,具有高度可调的光电特性,这些特性敏感地取决于电子激发和声子 (即晶格振动) 之间的相互作用。我们开发并验证了一种描述激子-声子耦合的方法,该方法具有原子细节,与实验相关的量子点中有数百个原子。我们模拟了能量耗散,发现它发生在超快的时间尺度上,这与实验结果一致,但与长期以来的理论预期相反。此外,我们确定了用于调整这些时间尺度的 QD 手柄,以减少热损失并提高量子产率。接下来,我将重点介绍笼状化学结构,笼状化学结构由于其强大的声子-声子相互作用(即非谐性)而有望用于热电应用。我们开发并应用基于量子嵌入的振动动态平均场理论 (VDMFT) 来模拟笼状物中的非谐性和热传输。我们表明 VDMFT 既高效又准确,描述了笼状物独特振动动力学的基础多声子散射过程,但在常见的微扰理论方法中却被忽略了。借助本次演讲中描述的工具所具备的预测能力,我们可以更好地解锁可转移的洞察力,以增强材料设计。
建筑一体化光伏热能 (BIPV/T) 系统为住宅建筑的发电和供暖提供了一种高效的清洁能源生产方式。因此,本文介绍了一种新型 BIPV/T 系统,以最大程度地降低住宅建筑的能耗。所提出的 BIPV/T 系统的精细设计是通过 MATLAB/Simulink ® 动态建模完成的。在不同的季节条件下对 BIPV/T 系统进行性能分析,并进行深入的技术经济分析,以估计系统热能、电气和经济性能的预期提升。此外,还进行了敏感性分析,以探讨各种因素对所提出的 BIPV/T 系统的能量和经济性能的影响。此外,还开发了两层前馈反向传播人工神经网络模型,以准确预测 BIPV/T 的每小时太阳辐射和环境温度。此外,还使用 NSGA-II 方法进行了多目标优化,以最小化 BIPV/T 电站的总面积并最大化系统的总效率和净热功率,以及估算在提供的范围内不同季节输入变量的优化运行条件。敏感性分析表明,较高的太阳通量水平会导致 BIPV/T 电站的电力输出功率增加,但由于热损失增加,总效率会降低。此外,提出的 NSGA-II 显示了一种可行的方法,可以在最小总电站面积 32.89 平方米的情况下实现最大净热功率和最佳总效率 5320 W 和 63%,并且与理想解决方案的偏差指数非常低。在最佳条件下,平准化电力成本为 0.10 美元/千瓦时。因此,这些发现为 BIPV/T 系统作为住宅应用的可持续高效能源解决方案的潜力提供了宝贵的见解。
举办了 15 次短期培训访问,并进行了 42 次流动。开发了总结联盟提供的 RI 和服务的最新情况的数据库,确定了可能缺少的基础设施/服务,以实现最新 CST 实施计划的目标,并与利益相关者进行了讨论。最终确定了协调融资机会的概念说明,并举办了研讨会。EU-SOLARIS 成为 ERIC。与其他 CST 相关的欧盟项目和国际倡议开展合作。准备了实施 TA 活动的文件。发起了 5 次电话会议;完成了 4 次访问活动。4 次关于 TA 的网络研讨会。制定了熔盐 (MS) 对结构材料的动态腐蚀协议,研究了材料作为潜热或显热能储存介质的可行性的方法,并制定了原型测试指南。确定了 MS 回路的关键组件,并审查了当前程序。举办了关于 CSP MS 工厂组件特性的传播研讨会。制定了报告 DWT 系统行为的协议和指南,对适当的测试程序进行了通用定义,以评估 DWT 中要实施的新组件和材料的性能,改进了模拟软件并验证了其中使用的相关性。实施了新的实验装置。完成了开发用于热力学、动力学和循环稳定性测试的标准化材料测试的工作。对太阳能燃料 (SF) 生产工艺领域的 200 多种出版物进行了文献综述,并用于制定 SF 生产反应堆的品质因数。改进了用于评估 CSP 接收器热机械性能的测试台并进行了首次太阳能测试。组装了相机原型,基于一种改进 CSP 太阳能接收器温度测量的新方法。进行了 RRT 发射率测量。使用红外摄像机进行了参数识别以确定线性集热器管的温度。改进了加速老化装置。制定了脏污镜测量指南,分析了脏污散射行为,并提供了基于模型的分析传递函数。在测试台和太阳能集热器上生成了更多 REPA 负载数据,包括传感器数据分析。开发了新的抛物面槽 (PT) 接收器热损失测量程序。验证了混合预测模型,开发了预测模型。研究了使用天空成像仪数据对 PT 性能参数确定准确性的影响。发表了菲涅尔 RI 对 DNI 变化的稳健性。LFR
固体光学制冷或固体激光冷却是一项突破性技术,通过用合适波长的红外激光照射稀土离子掺杂晶体,可达到低温(低于 120 K -150 K)。在基态和激发离子态之间的间隙波长附近激发这种晶体,可以主要刺激反斯托克斯发射过程,即晶体重新发射比其吸收更多的光,从而冷却下来。基于这一革命性原理的低温冷却器有可能简化或实现许多仪器应用,而传统机械低温冷却器(例如:斯特林/脉冲管、焦耳-汤姆逊、涡轮-布雷顿)的振动和笨重是这些应用的障碍。历史上主要的目标应用是冷却地球观测卫星上的探测器,特别是最敏感的仪器,因为振动会对性能产生不利影响,或者冷却微型卫星或纳米卫星等小型卫星,因为这些卫星的有效载荷有限,相关限制也很强。这篇论文是法国液化空气先进技术公司 (Sassenage) 与法国国家科研中心 (格勒诺布尔) 尼尔研究所之间的合作项目。我的论文的第一个目标是首次在欧洲展示用于太空应用的激光低温冷却器原型的运行。三年内,我们成功设计、开发和运行了能够达到低温的激光冷却器实验室原型,从而使这项技术达到了 TRL 3 成熟度。比萨大学为我们的实验借出的掺杂 7.5% 镱的 YLiF 4 冷却晶体能够在约 30 分钟内冷却至接近 130 K (-153 °C) 的温度,吸收 10 W 激光功率。在我们的系统中,激光通过光纤供给冷却晶体,以便考虑到卫星应用中的一些限制,这在世界范围内尚属首创。我的论文的第二个目标是研究激光低温冷却器对未来地球观测卫星的可行性和适用性。基于小型低地球轨道红外观测卫星的电源架构,我们在整个卫星的尺寸、重量和功率方面比较了激光低温冷却器解决方案与基于脉冲管的解决方案的平衡。我们表明,激光低温冷却器是一个紧凑型系统,除了其他优点之外,还可以节省有效载荷部分的内部体积和质量。由于该技术具有光学和非接触特性,激光低温冷却器体积小、无振动,热损失小。因此,这项工作为未来太空应用开辟了新的光学低温冷却器系列。