作者:黄辛 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/8/13 16:23:15
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连续九年斩获节能减排大赛特等奖
日常生活得启发,上海交大学子节能减排出“高招”
 
近日,首钢京唐杯第十二届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛落下帷幕。车载储能空调系统为电动汽车省电、新型温室调控系统为温室降温除湿难题提供解决方案、空调相变蓄冷器缓解电网压力……此次大赛上海交通大学再次斩获佳绩,获得了特等奖1项,一等奖2项,二等奖3项,三等奖4项。自2011年起,交大学子已连续九年获得节能减排大赛特等奖,获奖项目有望落地,为“全民节能减排”做贡献。
 
车载储能空调系统为电动汽车省电
 
上海交通大学机械与动力工程学院张宸团队设计了《电动汽车车载再吸附式储能空调系统》。作为制冷方向的学生,张宸团队针对“新空调系统采用的原理”等问题经过考察调研,同学们与机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所的王丽伟教授以及安国亮博士研讨了一种新型的技术,即“再吸附技术”在电动汽车空调系统中的应用可行性。这种技术采用两种吸附剂,利用各自吸附、解吸特性的差异组成工质对,在压力差的驱动下可以完成再生、制热、制冷工作模式的切换。整个系统由于不需要蒸发/冷凝器,可以在低压条件下安全运行。
 
传统电动车的空调系统是通过车载蓄电池进行供电驱动的,使得电动汽车续航里程大幅减少;同时由于电池充放电效率较低,使得空调系统耗电较大。针对以上问题,张宸团队设计的再吸附储能式空调系统充分利用了电动汽车夜间充电时过剩的市政电力,有效地在电动汽车上完成了储能的目的,避免了电能在充入车载电池后再被空调系统使用的过程中由于能量转换和机械消耗产生的浪费,减少了电动汽车车载电池电量在空调系统上的消耗(约占蓄电池电量的40%-60%),实现了电动汽车在行驶过程中空调系统对车载蓄电池的“零能耗”。同时,该系统使电动汽车续航里程大幅提升,冬季制热能耗大幅降低,大大提升了电动汽车的发展潜力,有助于其大规模推广应用,满足节能减排的要求。最终,该团队获得本次大赛特等奖。
 
新型温室调控系统节能节水,让大棚四季如春
 
温室是一种常见的高投入高产出农业设施,近年来在我国快速发展,但由于植物蒸腾作用、温室的密闭性,温室内部往往会出现高湿的不利环境,高湿易诱发病虫害的发生蔓延,减少作物产量降低农业经济效益。此外,冬季低温、夏季高温的自然环境也十分不利于植物生长。上海交通大学机械与动力工程学院的张琪松团队以“基于吸附辐射制冷原理的新型节能技术温室调控系统”为项目主题,在王如竹教授的指导下,设计了一套吸附解吸以除湿取水,辐射制冷以降温的系统,其中高比表面积吸附材料如同干燥的海绵,高湿环境时可大量吸水,低湿环境中又能“挤出”水分,辐射制冷膜可在日间降低自身温度并给温室制冷,实现零能耗降温。
 
这一套系统节能节水的同时解决了一系列温室全年降温除湿的难题,为中国的温室农业的发展提供了全新的解决方案,解决了现在常见的温室温湿度调控手段普遍存在成本高、效果差、效率低、浪费水资源的问题,对我国农业经济效益、生态节能节水方面有着极为重大的意义。并且,有望进一步发展应用于我国西部干旱地区以及“一带一路”沿线国家,促进当地农业经济发展、改善人民生活水平大有裨益。该项目填补了温室低能耗高水资源利用效率并存的空白,最终取得了一等奖的好成绩。
 
空调相变蓄冷器降低能耗
 
近年来,随着建筑能耗特别是空调能耗的日益加剧,我国电力负荷峰谷差也逐渐逐年增大。在这一时代背景下,蓄冷空调技术应运而生。它利用夜晚低谷电价进行制冷并将冷量存储起来,在白天用电高峰时刻再将冷量释放,实现了电力的移峰填谷,有效缓解电网压力。对于蓄冷空调系统来说,最核心的部件就是相变蓄冷填充床。而现有填充床存在换热效率低、空间体积大、冷量利用率低和相变过程不充分等问题,制约了蓄冷空调系统的推广与应用。针对上述问题,上海交通大学机械与动力工程学院的贾雪姣团队在翟晓强教授的指导下,提出了《空调用高效梯级相变蓄冷器》的设计方案。该团队首先在封装球内部加装了中空针状肋片,强化了内外流体的换热效果,避免了相变材料的浪费;其次,团队借鉴微观原子排列结构,提出了蓄冷器最密堆积方案,使封装空间体积缩小了15%以上;最后,通过材料选择和空间布置使该装置具备了梯级蓄冷的功能,经计算,填充床整体的传热速度和能量品质分别提高了14.4%和6.7%。项目实现了对现有相变蓄冷填充床的优化,促进了蓄冷空调系统的产业升级与改造,该项目获得本次大赛一等奖。
 
全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等教育司主办的全国大学生学科竞赛,系全国高校影响力最大的大学生科创竞赛之一。本届大赛共有393所高校报名参赛,参赛作品4102件。
 

 

 
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