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随着国民经济的快速发展,我国能源消耗持续增加,电力供应矛盾问题也日益突出,其中集中空调作为我国公共建筑的耗能大户,俨然成为重点的节能对象。在空调领域应用蓄冷空调技术是提高能源利用率,缓解电力供应矛盾的有效措施之一。目前,工程中较为常见的蓄冷空调系统为冰蓄冷,然而水的相变温度低导致了系统的蒸发温度和制冷性能系数COP较常规空调系统大为降低。因此,研制出适合空调工况且性能优异的相变蓄冷材料,对提高蓄冷系统效率具有重大的意义。相对无机相变材料,有机相变材料过冷度小且不存在相分离的现象,但其相变潜热值和导热系数相对较低。针对上述问题,本文提出采用有机物碳链的接枝改性方法和纳米复合技术来提高有机相变材料的潜热值和导热系数,从而制备出适合空调工况的且性能优异的纳米复合相变材料。同时,对研制出的新型纳米复合相变材料在蓄冷系统中的蓄冷特性进行分析。主要研究工作和研究成果如下:(1)采用步冷曲线法初步筛选出相变温度适合空调工况的多种有机相变材料。然后对实验筛选出的有机相变材料进行差示扫描量热(DSC)测试,最终研制出一种相变温度为6.4℃,相变潜热值为215.1J/g的新型有机相变材料YS-1。(2)针对有机相变材料潜热值低的问题,利用极性单体顺丁烯二酸酐(MAH)对相变材料基液YS-1进行接枝改性研究。通过正交试验法确定影响接枝产物接枝率的主要因素,并得出试验的最佳方案。采用傅里叶红外光谱(FTIR)对最佳方案下制得的接枝产物YS-1-MAH的分子结构进行表征。结果表明,YS-1-MAH的红外光谱上出现了MAH的五元环伸缩振动特征峰,并且改性后的YS-1-MAH相变潜热值较YS-1有所提升。(3)采用纳米复合技术对改性后的YS-1-MAH进行进一步研究。将纳米石墨烯与YS-1-MAH直接共混,通过超声振荡、添加分散剂等方法制备出新型纳米复合相变材料。同时对分散剂的种类、浓度以及超声时间对纳米复合材料分散稳定性的影响进行研究,最终确定出石墨烯纳米复合材料制备的最佳工艺。采用瞬态平面热源法测量纳米复合材料的导热系数,结果表明,纳米复合相变材料YS-15(0.5wt%的石墨烯/YS-1-MAH)在8℃和-10℃时的导热系数比相变材料基液YS-1提高了 26.8%和30.4%。(4)将自行开发的纳米复合相变材料YS-15应用到直接接触式蓄冷空调系统中,建立了直接接触式蓄冷器的物理模型和数学模型,利用ANSYS-FLUENT对纳米复合相变材料在蓄冷器内的蓄冷特性进行了数值模拟。研究了纳米复合相变材料蓄冷过程中温度、体积分数以及蓄冷量、蓄冷率的变化,并与未经过改性的相变材料基液YS-1进行对比。为新型纳米复合相变材料的实际应用提供了理论依据和重要参考。