相变集成通风冷却系统

夜间气流倍增

在太阳能烟囱与地-空气换热器耦合系统中嵌入相变材料，实现太阳能的时间再分配，解决昼夜气流与冷量不匹配问题。

Qiao, Zhenyong · Xiaohan, Tao · 李永财 · 孔祥飞 · 刘淑丽 · Wang, Qiwei · 李勇

Journal of Energy Storage 2023

具体参数

最佳相变材料厚度

{'zh': '0.04–0.05', 'en': '0.04–0.05'} m

推荐相变材料导热系数

{'zh': '<1', 'en': '<1'} W/(m·K)

相变潜热阈值

{'zh': '>175', 'en': '>175'} kJ/kg

技术优势

夜间通风不再靠昼夜温差

相变材料白天储热、夜间释热，为地冷换热器提供持续热驱动力，使夜间诱导风量显著增加。

室内温度更低更稳定

夜间增强的通风带走更多室内蓄热，使室内空气温度下降，白天因相变材料吸收太阳能减少了过热峰值，整体热环境改善。

潜热够大就行，无需追求高导热

当相变材料潜热大于175 kJ/kg时，其对诱导通风量的影响超过出口空气温度，且导热系数低于1 W/(m·K)即可满足需求。

只需4–5厘米厚就能包络太阳能

在实用场景中，相变材料厚度0.04–0.05 m最为合适，可充分吸收并重新分配太阳能，避免材料浪费。

应用场景

• 被动式建筑冷却：利用PCM重新分配太阳能，实现全天候被动冷却，消除机械制冷依赖。
• 暖通空调系统：嵌入现有通风系统，提升夜间通风效能，降低空调负荷。
• 热能存储材料：提供PCM选型依据（潜热、导热系数、厚度），优化储热单元设计。
• 绿色建筑围护结构：集成到建筑围护结构空气通道中，以被动方式调节室内热环境。