长三角地区土地利用/覆被变化对局地气象与空气质量的影响机制研究（2001-2021）

针对粮食仓储夏季控温能耗高、温度波动大的难题，研究人员创新性地将形状稳定相变材料（SSPCM）引入混凝土能量桩，通过热-力耦合模拟实验验证其性能。结果表明，SSPCM能量桩初始传热效率提升9.87%，热应变峰值降低10.23%，为低碳粮储提供了高效稳定的技术方案。

　　

随着全球建筑能耗持续攀升，地热能利用成为实现碳中和的关键技术。作为全球最大粮食生产国，中国每年因粮仓储冷产生的能耗问题尤为突出。传统自然冷却方式受地理气候限制，而机械制冷又面临高能耗挑战。如何通过技术创新实现粮食绿色低温储存，成为保障国家粮食安全与双碳目标协同推进的重要课题。

河南工业大学（Henan University of Technology）的研究团队独辟蹊径，将相变材料（Phase Change Material, PCM）与建筑桩基结合，开发出新型相变能量桩系统。这项发表于《Journal of Environmental Sciences》的研究，通过将正十六烷（n-HD）、高密度聚乙烯（HDPE）和膨胀石墨（EG）复合制备的形状稳定相变材料（SSPCM）掺入混凝土，构建了兼具地热交换与结构承载功能的智能粮仓基础。

研究采用四大关键技术：1）熔融共混法制备SSPCM复合材料；2）差示扫描量热法（DSC）测定相变特性；3）能量桩模型热-力耦合测试系统；4）多参数（SSPCM掺量、进水温度等）正交实验设计。通过对比传统能量桩，系统评估了相变混凝土的热机械性能。

【Phase change performances】

DSC分析显示，含20%HD的SSPCM相变焓达125.4 J/g，且EG的添加使导热系数提升328%。XRD证实材料间仅为物理结合，TG证明其50℃内热稳定性良好，SEM观察到EG在HDPE基体中形成三维导热网络。

【Thermal performance of energy pile】

模型试验表明：虽然SSPCM使混凝土抗压强度降低12.3%，导热系数下降18.7%，但显著改善热性能。当SSPCM掺量为5%、进水温度15℃、流速0.6 m/s时，系统初始传热效率提升9.87%，桩顶位移减少0.008 mm，热应变峰值降低10.23%。周围土壤温度波动幅度缩小34%，证明其优异的温度缓冲能力。

【Conclusions】

该研究开创性地将SSPCM应用于能量桩工程，解决了传统粮仓夏季控温的能耗瓶颈。通过材料-结构-热力学协同设计，实现了三大突破：1）相变温度（16-24℃）精准匹配粮储需求；2）EG网络补偿了PCM的导热损失；3）热变形控制保障结构安全。这不仅为绿色粮储提供了新范式，也为建筑地热利用拓展了新方向。未来研究需重点考察长期循环服役性能及实际工程规模化应用效果。