河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室，英文名称为Hebei Key Laboratory of Thermal Science and Energy Clean Utilization，依托能源与环境工程学院，于2020年8月经河北省科技厅批准立项（冀科平函〔2020〕31号文件），主要从事强化传热理论与技术、能量转换理论与热力系统节能技术和可再生能源利用理论与技术等相关领域的研究及创新型人才的培养。
重点实验室现有研发人员30人，其中高级职称以上人员11人，具有博士学位人员24人。研发队伍中河北省“百人计划”、河北省优秀创新人才、河北省“三三三”人才、江苏省双创人才、天津市“131”创新型人才，河北省高等学校青年bajian人才，河北省高校百名优秀创新人才、河北省有突出贡献的中青年专家等。现任中心主任为闵春华教授，副主任为王坤教授和田亮副教授，秘书段润泽博士，学术委员会主任为天津大学汪健生教授。
重点实验室先后承担国家自然科学基金项目、国家科技部、河北省和天津市科技计划及自然科学基金等各类科研项目100余项，其中省部级及以上项目50项；承担企事业单位委托横向项目70余项，服务企事业单位50多家。发表国内外重要学术期刊论文200余篇，授权发明专利20余项、实用新型专利50余项。获得国家自然科学二等奖1项，河北省科技进步一等奖1项、天津市技术发明二等奖1项、华夏建筑科学技术二等奖1项。
重点实验室现拥有仪器设备200多台（套），固定资产总价值超过3000万元，其中30万元以上26台（套），5万元以上仪器设备有80余台（套）；购置有商业软件7套，价值共计300余万元。可用于科研、学生教学、员工培训、以及产品测试等社会服务。40万元以上的大型设备都纳入到大型设备共享服务平台，全部实现了开放共享，既可满足校内其他单位的使用，也可以为天津及周边地区企事业单位提供设备共享和仪器测试服务。
重点实验室总体目标及功能定位：应用基础研究以及研究成果的工程应用转化。以本实验室、“区域能源与环境系统工程”天津市特色学科（群）、河北省热能重点学科以及“动力工程及工程热物理”博士一级学科等平台为基础，以热科学理论为基础，以能源的高效转换和清洁利用为核心，围绕能源利用中的热科学理论与技术、能量转换理论与热力系统节能技术、可再生能源利用理论与技术3个方向，解决能源清洁高效利用领域中的若干关键科学问题，着力提高原始创新能力，突破一批关键瓶颈技术问题，面向京津冀，辐射全国，成为引领能源清洁高效利用与高端产业发展的重要科技支撑。
主要研究方向
一、热科学理论与技术
（1）强化传热新机理
基于仿生散热机理，开展仿生传热研究，揭示树叶散热机理，分析树叶与气流的动态耦合关系，设计树叶仿生翅片，用于强化对流传热；以强化对流传热为目的，开展对流传热反问题研究，根据实际需要，构造不同目标函数，包括散热表面或流场中特定点的温度、对流传热系数、流动阻力、综合传热因子、（火积）耗散等，分析不同目标函数下的优化结果，获得对流传热优化反演方法；以高温淬冷、空调蒸发器或冷凝器为研究对象，利用喷雾方式实现强化传热、达到节能的目的。
（2）电子器件散热理论与技术
以风冷电子器件散热为主要研究对象，利用电磁驱动振动风扇获得振荡气流，实现发热元件的有效散热，对振动扇叶形状与结构开展创新设计，以流场主动控制为研究方向，达到增强散热性能的目的；开展超薄均温板研究，设计超薄均温板结构，研究传热性能，对于不同应用场合，如电脑CPU、LED灯和散热基站等，设计超薄均温板散热结构，完成推广应用；开展微细通道条件下蒸汽直接接触冷凝凝结的热质传递特性，主要包括汽液界面动力学行为研究、典型凝结流型的甄别、汽液界面瞬时演变特性、汽水直接接触凝结传热传质数学模型的构建及数值模拟，开展电子器件散热的应用研究。
主要获奖：
（1）多尺度多物理场耦合的复杂系统中流动与传热传质机理研究, 国家科技部, 国家自然科学奖，二等奖.
主要科研项目：
（1） 国家自然科学基金，基于沉积附着模型与热障涂层耦合传热的燃气透平综合冷却特性的机理研究（51606059），2017-2019.
（2） 国家自然科学基金，基于反问题的强化对流换热优化研究（51576059），2016-2019.
（3） 科技部国际合作项目，基于颗粒沉积模型与非平衡等离子体助燃的燃气轮机传热机理研究，2019-2021.
（4） 河北省高层次人才资助项目，电磁风扇震幅辨认系统与新型扇叶应用开发，2019–2022.
（5） 河北省教育厅青年bajian人才类项目，紧凑式超临界CO2太阳能吸热器的安全高效吸热机理研究（BJ2019032），2019-2021.
（6） 天津市自然科学基金，面向塔式太阳能热发电系统的超临界CO2 热力循环构建及协同优化研究（19JCQNJC05800），2019-2022.
（7） 河北省自然科学基金，相变微胶囊悬浮液输运特性及强化传热机理研究（E2019202184），2019-2021.
（8） 河北省自然科学基金，流固耦合传热通道结构拓扑优化研究（E2019202255），2019-2021.
（9） 河北省自然科学基金，超临界CO2太阳能热发电系统的热力循环构建及其动态特性研究（E2019202415），2019-2021.
（10） 河北省自然科学基金，基于热障涂层表面沉积的燃气透平气膜冷却特性的研究（E2016202266），2016-2018.
（11） 河北省自然科学基金，反问题控制强化传热理论与工程实际应用研究，2015-2017.
代表性论文：
（1） Min C, He J, Wang K, Xie L, Yang X, A comprehensive analysis of secondary flow effects on the performance of PEMFCs with modified serpentine flow fields, Energy Conv Manag 2019, 180 (15): 1217-1224.
（2） Min C, Yang X, Wang K, YuanY, Xie L, An inverse optimization of convection heat transfer in rectangle channels with ribbed surface based on the extremum principle of entransy dissipation, Int J Heat Mass Transfer 2019, 130: 722-732.
（3） Min C, Li X, Yuan Y, Chen Z, Tian L, An inverse study to optimize the rib pitch in a two-dimensional channel flow problem for heat transfer enhancement, Int J Heat Mass Transfer 2017,112:1044-1051.
（4） Gou X, Zhao X, Singh S, Qiao D, Tri-pyrolysis: A thermo-kinetic characterisation of polyethylene, cornstalk, and anthracite coal using TGA-FTIR analysis, Fuel, 2019, 252 (15): 393-402.
（5） Shah IA, Gou X, Zhang Q, Wu J, Experimental study on NOx emission characteristics of oxy-biomass combustion, J Cleaner Prod, 2018, 199 (20): 400-410.
（6） Wang J, Li G, Zhu H, Luo J, Sunden B, Experimental investigation on convective heat transfer of ferrofluids inside a pipe under various magnet orientations, I J Heat Mass Transfer 2019, 132: 407-419.
（7） Li Q, Wang J, Wang J, Baleta J, Min C, Effects of gravity and variable thermal properties on nanofluid convective heat transfer using connected and unconnected walls, Energy Conv Manag, 2018, 171(1): 1440-1448.
（8） Ma HK, Su H-C, Liu CL, Ho WH, Investigation of a piezoelectric fan embedded in a heat sink, Int Commun Heat Mass Transfer, 2012, 39: 603-609.
（9） Ma HK, Su H-C, Luo WF, Investigation of a piezoelectric fan cooling system with multiple magnetic fans, Sensors and Actuators A: Physical, 2013, 189: 356-363.
（10） Su H-C, Xu H, Investigation of a double oscillating-fan cooling device using electromagnetic force, Appl Therm Eng, 2016, 103: 553-56.
二、能量转换理论与热力系统节能技术
（1）能量转换理论与技术
提高化石能源在能量转换过程中的利用效率，同时减少其在能量转换过程中的污染物排放，是实现节能减排重要途径。在化石能源中，液态燃料的燃烧很具有燃烧过程的代表性，并随着环保要求的提高其在能源结构中的比重逐渐提高。在液燃料燃烧过程中，传热、传质、雾化、两相流动及化学反应问题相互耦合，为此实验室将从燃料雾化机理及其稳定性、燃烧反应及不稳定机理、污染物形成及控制策略三方面开展基础理论与应用技术研究。
（2）热力系统节能技术与策略
在大气雾霾治理和清洁供热政策的推进下，节能降耗已经成为了基本国策。集中供热正是在这方面具有明显优势，因此才得以快速发展。与此同时，供热行业也亟待进行技术升级和提高运行水平，由“粗放型、经验型”的传统运行模式向“信息化、数字化和智慧化”方向转变。在此背景下，实验室针对目前供热及人居环境领域研究的热点问题，从对热负荷预测和供热系统优化运行策略、供暖所导致的大气污染问题以及其对人体身体健康的危害以及清洁能源与传统能源在热力系统供能中的优化配置三方面开展研究，旨在为暖通行业技术升级提供支撑，促进智慧供热技术的进步与应用。立足河北省重点能耗企业，开展节能技术开发，促进企业技术升级。
主要获奖：
（1） 基于供热计量信息系统的智慧供热节能技术及产业化, 河北省政府, 河北省科学技术进步奖，一等奖，2018.
主要科研项目：
（1） 国家自然科学基金，燃料/氧化剂空间浓度调制过程对火焰结构及污染物生成机理的影响（51276055），2013-2016.
（2） 国家自然科学基金，支板构型超燃燃烧室内流动燃烧迟滞现象发生机理研究（51806057），2019-2021.
（3） 国家自然科学基金，基于气液相变型尾气温差发电器的热质传递与热电输运耦合特性研究（51906056），2020-2022.
（4） 河北省重点研发计划项目民生科技专项，城市直埋热力管网泄漏诊断技术的开发与应用（19274502D），2019-2022.
（5） 天津市科技支撑重点项目，基于红外热像耦合土壤温湿度测量的埋地热力管网泄漏诊断技术开发与应用研究（21372062），2014-2017.
（6） 国家自然科学基金，自由空间内气泡的破碎机理与规律研究（E2019202460），2019-2021.
（7） 河北省自然科学基金，层式通风供暖技术的热气流组织机理及健康舒适室内环境调控机制的研究（E2019202452），2019-2021.
（8） 河北省自然科学基金，大型鸡舍空气质量特征及热湿环境形成机理研究（B2011205035），2011-2013.
（9） 天津市科技支撑计划，适用于风冷式热泵机组的低能耗智能化喷雾冷却系统的研发与推广（14ZCDZGX00821），2014-2017.
代表性论文：
（1） Zhao R, Liu L, Bi Y, Tian L, Wang X, Determination of pyrolysis characteristics and thermo-kinetics to assess the bioenergy potential of Phragmites communis, Energy Conv Manag, 2020, 207: 112510.
（2） Duan R, Zhang H, Zhang Y, Effect of longitudinal baffled blades on the first-order tangential acoustic mode in cylindrical chamber, Energy, 2019, 183: 901-911.
（3） Gu J, Wang J, Qi C, Analysis of a hybrid control scheme in the district heating system with distributed variable speed pumps. Sust Cities Soc, 2019, 48.
（4） Zhao R, Wang X, Liu L, Li P, Tian L, Slow pyrolysis characteristics of bamboo subfamily evaluated through kinetics and evolved gases analysis, Biores Tech, 2019, 289: 121674.
（5） Wang J, Zhou Z, Zhao J, Optimizing for clean-heating improvements in a district energy system with high penetration of wind power, Energy, 2019, 175: 1085-1099.
（6） Tian L, Liu L, Duan R, Experimental investigation on oxygen diluted partially premixed and oxygen enriched supplemental combustion for low emission, Energy, 2018, 156: 144-153.
（7） Zhao Y, Wang S, Ge M, Performance analysis of automobile exhaust thermoelectric generator system with media fluid, Energy Conv Manag, 2018, 171: 427-437.
（8） Zhao Y, Wang S, Ge M, Performance analysis of a thermoelectric generator applied to wet flue gas waste heat recovery, Appl Energy, 2018, 228: 2080-2089.
（9） Li H, You S, Zhang H, Modelling of AQI related to building space heating energy demand based on big data analytics, Appl Energy, 2017, 203: 57-71.
（10） Cao S, Wang P, Wang W, Yao Y, Reliability evaluation of existing district heating networks based on a building's realistic heat gain under failure condition, Sci Tech Built Env, 2017, 23(3): 522-531.
三、可再生能源利用理论与技术
（1）安全高效太阳能热发电技术
掌握高、中、低温不同温度范围太阳能光热力耦合机理，研发安全高效的太阳能吸热器；研究高效经济的储热技术，掌握储热装置的动态特性；研究太阳能热发电技术的高效集成，掌握太阳能资源波动等条件下对热发电系统的动态特性，给出变工况调控策略。
（2）跨季节太阳能-地源热泵供热空调系统
针对太阳能、地热资源在供热空调系统中的应用，围绕太阳能集热、太阳能跨季节储热、空气源热泵、地源热泵等可再生能源相关技术，开展多能源耦合互补机制研究，提出基于太阳能与地源热泵耦合利用新原理与新技术，为农村地区的清洁采暖提供科学依据，研究能源高效利用、能源匹配和能源优化，研究高效储能材料和高效储能技术。
（3）生物质热解气化综合利用及采暖装备
掌握生物质热解气化机理及能量高效转换机制，研究生物质热解气化综合利用途径，揭示不同因素对热解反应的影响规律；研究生物质压块技术，针对北方采暖特点，研制生物质采暖装备，并提出针对京津冀农村地区生物质压块燃料分户供暖的推广模式。
主要获奖：
（1）组合模块式相变蓄热供暖系统研究及应用，住房和城乡建设部，华夏建设科学技术奖，二等奖，2018.
（2）能质调配与转化关键技术及应用，天津市人民政府，天津市技术发明奖，二等奖，2018.
（3）民用天然气低氮氧化物燃烧技术及应用，天津市人民政府，天津市科学技术进步三等奖，2019.
主要科研项目：
（1） 国家自然科学基金，紧凑式超临界二氧化碳吸热器的高效吸热机理及光热协同调控机制（51906059 ），202001-202212.
（2） 河北省重点研发计划项目民生科技专项，城市直埋热力管网泄漏诊断技术的开发与应用（19274502D），201906-202206.
（3） 天津市科技支撑重点项目，基于红外热像耦合土壤温湿度测量的埋地热力管网泄漏诊断技术开发与应用研究（19YFZCSF00850），201904-202203.
（4） 天津市自然科学基金，适用于风冷式热泵机组的低能耗智能化喷雾冷却系统的研发与推广（14ZCDZGX00821），2014.10-2017.09.
（5） 天津市自然科学基金，面向塔式太阳能热发电系统的超临界CO2 热力循环构建及协同优化研究（19JCQNJC05800），201904-202203.
（6） 河北省自然科学基金，积木型泡沫陶瓷中燃烧及传热特性研究（E2019202451），201901-202112.
（7） 河北省自然科学基金，超临界CO2太阳能热发电系统的热力循环构建及其动态特性研究，（E2019202415），201901-202112.
（8） 河北省自然科学基金，基于[N,O]型配体的过渡金属羰基配合物的合成及其催化性能研究（B2017205006），2017-2019.
（9） 天津市自然科学基金，智能化热平衡地源热泵供能系统的研发（17YFCZZC00560），201710-201909.
（10） 建筑安全与环境国家重点实验室，太阳辐射照度对聚光型PV/T系统光电/热性能的影响（BSBE2019-02）.
代表性论文：
（1） Liu LS, Distributed heating/centralized monitoring mode of biomass briquette fuel in Chinese northern rural areas, Renewable Energy, 2020, 147: 1221-1230.
（2） Liu LS, Determination of pyrolysis characteristics and thermo-kinetics to assess the bioenergy potential of Phragmites communis,Energy Conv Manag, 2020, 207: 112510.
（3） Liu LS, Design and key heating power parameters of a newly-developed household biomass briquette heating boiler, Renewable Energy, 2020, 147:1371-1379.
（4） Wang K, Li M J, Guo J Q, A systematic comparison of different S-CO2 Brayton cycle layouts based on multi-objective optimization for applications in solar power tower plants, Appl energy, 2018, 212: 109-121. (ESI高被引论文)
（5） Wang K, He YL, Zhu HH, Integration between supercritical CO2 Brayton cycles and molten salt solar power towers: A review and a comprehensive comparison of different cycle layouts, Appl Energy, 2017, 195: 819-836.（ESI热点论文）
（6） Wang K, He YL, Thermodynamic analysis and optimization of a molten salt solar power tower integrated with a recompression supercritical CO2 Brayton cycle based on integrated modeling, Energy Conv Manag, 2017, 135: 336-350.（ESI热点论文）
（7） Wang K, He YL, Qiu Y, A novel integrated simulation approach couples MCRT and Gebhart methods to simulate solar radiation transfer in a solar power tower system with a cavity receiver, Renewable Energy, 2016, 89: 93-107.（ESI高被引论文）
（8） Wang K, He Y L, Xue X D, Multi-objective optimization of the aiming strategy for the solar power tower with a cavity receiver by using the non-dominated sorting genetic algorithm, Appl Energy, 2017, 205: 399-416.
（9） Wang EY, Numerical study and optimization of a porous burner with annular heat recirculation. Appl Therm Eng, 2019, 157: 113741.
（10） Fan M, You SJ, Gao XL, A comparative study on the performance of liquid flat-plate solar collector with a new V-corrugated absorber, Energy Conv Manag, 2019, 184: 235-248.
主要专利成果：
（1） 一种气膜冷却孔型结构，2017100060909
（2） 红外热像耦合土壤温湿度检测埋地热力管网异常的方法，2017103333518
（3） 基于辐射换热的铸件余热回收利用装置，201710299963X
（4） 带有双地埋管群的太阳能-地源热泵耦合供能系统，201610703384.2
（5） 一种车载二氧化碳膨胀器充装系统，201610858962.X
（6） 一种基于红外热像技术的热力管道异常状况判定方法，2017101444145
（7） 采暖装备的集中监控系统，2016102221107
（8） 一种水冷式燃气燃烧器，2015101871042
（9） 一种带有控温装置的反应器，2016102670083
（10）一种电开水器，2015100124263
（11）燃气热水器烟气温差发电烟管装置，2016100815923
（12）一种高效烟气温差发电烟管装置运行的方法，2016100815919
（13）一种零能耗湿式吸尘板擦，2016103958473
（14）一种新型气膜冷却开槽结构，2016102287255
（15）气泡雾化喷嘴以及气泡雾化喷嘴的调节方法，2013105442598
（16）一种提高组件外部冷却效果的上游结构，2015109933850
（17）一种提高开槽孔下游横向气膜冷却效率的盖式结构，201510706141X
（18）以秸秆压块为燃料的户用直燃采暖装备，2014105901729
主要共建单位：
河北水利电力学院
唐山达创科技有限公司