相變儲能材料和相變儲能技術(shù)(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上相變儲能材料及其應(yīng)用物質(zhì)的存在通常認(rèn)為有三態(tài)，物質(zhì)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)叫相變。相變的形式有以下四種：(1)固液相變；(2)液汽相變；(3)固汽（4）固-固相變。相變過程個(gè)伴有能量的吸收或釋放，我們就可以利用相變過程中有能量的吸收和釋放的現(xiàn)象，利用相變材料來存儲能量。比如用冰貯冷，冬天，在寒冷的地區(qū)，人們從湖面、河面凍結(jié)的厚冰層中獲取冰塊，貯存于“冰屋”中，利月鋸末隔熱、冰塊可存放到夏季結(jié)束。這是冰塊就可以起到現(xiàn)在冰箱的效果了。儲能想變成材料結(jié)晶水合鹽（如Na2 SO410H2O）熔融鹽金屬（包括合金）其他無機(jī)類相變材料（如水）一般而言，儲熱相變材料可以這么進(jìn)行分類

2、無機(jī)物 石蠟酯酸類其他有機(jī)類相變材料 有機(jī)物混合類 有機(jī)類與無機(jī)類相變材料的混合 下面我們對相變儲能材料進(jìn)行逐一分析：1、固-液相變材料：（1）結(jié)晶水合鹽：結(jié)晶水合鹽種類繁多，其熔點(diǎn)也從幾度到幾百度可供選擇，其通式可以表達(dá)為ABnH2O。結(jié)晶水合鹽通常是中、低溫貯能相變材料中重要的一類，其特點(diǎn)是：使用范圍廣，價(jià)格較便宜、導(dǎo)熱系數(shù)較大(與有機(jī)類相變材料相比)、溶解熱較大、密度較大、體積貯熱密度較大、一般呈中性。但此類相變材料通常存在過冷和析出兩大問題。所謂過冷是指當(dāng)液態(tài)物質(zhì)冷卻到“凝固點(diǎn)”時(shí)并不結(jié)晶，而須冷卻到“凝固點(diǎn)”以下一定溫度時(shí)方開始結(jié)晶；而析出現(xiàn)象指在加熱過程中，結(jié)晶水融化，此時(shí)鹽溶解在

3、水中形成溶液。結(jié)晶水合鹽的代表有芒硝、六水氯化鈣、六水氯化鎂、鎂硝石等（2）石蠟：石蠟主要由直鏈院烴混合而成，可用通式CnH2n+2表示，短鏈烷烴熔點(diǎn)較低，但鏈增長熔點(diǎn)開始增長較快，而后逐漸減慢。隨著鏈的增長，烷烴的熔解熱也增大，由于空間的影響，奇數(shù)和偶數(shù)碳原子的烷烴有所不同，偶數(shù)碳原子烷烴的同系物有較高的熔解熱，鏈更長時(shí)熔解熱趨于相等。在C7H16以上的奇數(shù)烷烴和在C20H44以上的偶數(shù)烷烴在7一22范圍內(nèi)會產(chǎn)生兩次相變：（1）低溫的固-固轉(zhuǎn)變，它是鏈圍繞長軸旋轉(zhuǎn)形成的；（2）高溫的固-液相變，總潛熱接近溶解熱，它被看作貯熱中可利用的熱能。這樣就會使石蠟具有較高的相變潛熱。石蠟作為貯熱相變材

4、料的優(yōu)點(diǎn)是：無過冷及析出現(xiàn)象，性能穩(wěn)定，無毒，無腐濁性，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)小，密度小，單位體積貯熱能力差。（3）酯酸類酯酸類也是一種有機(jī)貯熱相變材料，其分子通式為CnH2nOn，其性能特點(diǎn)與石蠟相似。2、固-固相變材料典型的固一液相變貯熱材料是水合鹽及其低共熔物，它們雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但通常也有易發(fā)生相分層，過冷較嚴(yán)重、貯熱性能衰退和容器價(jià)格高等缺點(diǎn)，但是固-固相變材料因有較高的固一固轉(zhuǎn)變熱、固-固轉(zhuǎn)變不生成液態(tài)(故不會泄漏)、轉(zhuǎn)變時(shí)體積變化小、過冷程度輕、無腐蝕、熱效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力的固一固陽變材料目前有三類，即交聯(lián)高密度乙烯、層狀鈣鈦礦和多元醇，它們

5、那是通過晶體有序一無序轉(zhuǎn)變而可逆放熱、吸熱的。3、有機(jī)-無機(jī)混合物帶有乙酰胺的有機(jī)和天機(jī)低共熔混合物具有較為優(yōu)異的特性，而乙酰胺的熔點(diǎn)為80，潛熱相當(dāng)大，為251.2KJ/kg，且比較便宜。此外乙酰胺本身及其與有機(jī)酸和鹽類的低共熔混合物的化學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)都很好。乙酰胺的毒性很低。但是乙酰胺對某些塑料具有溶解作用，故在容器選擇上應(yīng)謹(jǐn)慎小心，最好選用搪瓷或玻璃類容器。此類箱變材料也是在日常生活用品開發(fā)中很有前途的一類。儲熱相變材料的遴選原則：作為貯熱(冷)的相變材料，它們?yōu)臐M足的條件是：(1)合適的相變溫度；(2)較大的相變潛熱；(3)合適的導(dǎo)熱性能(導(dǎo)熱系數(shù)一般宜大)；(4)在相變過程中不應(yīng)發(fā)生

6、熔析現(xiàn)象，以免導(dǎo)致相變介質(zhì)化學(xué)成分的變化；(5)必須在恒定的溫度下融化及固化，即必須是可逆相變生過冷現(xiàn)象(或過冷度很小)，性能穩(wěn)定；(6)無毒、對人體無腐蝕；(7)與容器材料相容，即不腐蝕容器；(8)不易燃；(9)較快的結(jié)晶速度和晶體生長速度；(10)低蒸汽壓；(11)體積澎脹牢較?。?12)密度較大；(13)原料易購、價(jià)格便宜。相變材料的應(yīng)用儲熱相變材料的應(yīng)用涉及面根廣，但大致分為以下幾個(gè)方面：集中空調(diào)的相變貯能系統(tǒng)，相變節(jié)能建筑材料和構(gòu)件，相變儲熱在太陽能領(lǐng)域的應(yīng)用，熱電冷(或熱電)聯(lián)供系統(tǒng)中的相變儲能，利出工業(yè)廢熱的相空貯熱系統(tǒng)，相變?nèi)沼闷烽_發(fā)。隨著相變材料基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的不斷斷深入(包

7、括新的相變材料的涌現(xiàn))，相變材料應(yīng)用的深度和廣度都將不斷拓展。（1）集中空調(diào)的相變儲能系統(tǒng) 為廠緩解電網(wǎng)負(fù)荷過重，鼓勵采用削峰填谷”的方法解決電網(wǎng)峰、谷差過大的問題，世界上不少發(fā)達(dá)國家實(shí)行了電價(jià)按電網(wǎng)負(fù)荷峰谷時(shí)間段分計(jì)，我國在近期內(nèi)也即將實(shí)行電價(jià)分計(jì)制。據(jù)有關(guān)資料介紹，在普通城市中，如果一百家中等規(guī)模賓館樓中集中空調(diào)系統(tǒng)采用儲冷系統(tǒng)，將空調(diào)電力負(fù)荷全部或部分從高峰移到低谷，即可使十萬戶居民在用電高峰時(shí)免受拉間限電之苦。所謂儲冷式空調(diào)系統(tǒng)，是指在電價(jià)低、空調(diào)負(fù)荷低的時(shí)間內(nèi)貯冷，在電價(jià)高、空洞負(fù)荷高時(shí)釋冷，藉以從時(shí)間上全部或局部轉(zhuǎn)移制冷負(fù)荷的空調(diào)系統(tǒng)。蓄冷空調(diào)系統(tǒng)可分為制冷劑(冷媒)直接蒸發(fā)制冰系

8、統(tǒng)、利用鹽水不凍液間接冷卻制冰系統(tǒng)，熱管式蓄冷系統(tǒng)，冰球式蓄冷系統(tǒng)等。當(dāng)然在這些系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中也要注意一下經(jīng)濟(jì)性、制冷機(jī)組的耗電率及其運(yùn)行工況、冰蓄冷系統(tǒng)控制、蓄冰槽熱交換的穩(wěn)定性、水路系統(tǒng)中的一些問題等。（2）貯熱相變材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用 隨著人們生活水平的提高，人們對室內(nèi)環(huán)境的舒適度要求也愈來愈高，相應(yīng)的建筑能耗(包括空調(diào)采吸能耗)也隨之增高，造成能源消耗過快，環(huán)境污染加劇。怎樣在人的舒適度、能耗、環(huán)境中找到合理的平衡點(diǎn)已成為建筑設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能領(lǐng)域的永恒主題。貯熱相變材料與合理利用太陽能的結(jié)合提供了一種提高建筑物舒適應(yīng)、降低能耗和對環(huán)境負(fù)面影響的有效途徑。太陽能采暖和降溫系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：集熱部件、貯熱部件、散熱器和輔助能源。結(jié)構(gòu)上可分為機(jī)械的和自然的兩大類，前者稱為主動式系統(tǒng)，后者稱為被動式系統(tǒng)。主動系統(tǒng)與房屋各自成體系，其換熱介質(zhì)由泵或風(fēng)機(jī)輸送，而被動式系統(tǒng)則由房屋結(jié)構(gòu)本身來完成集熱、貯熱和釋熱功能。在這兩種系統(tǒng)中，使用相交材料作貯熱介質(zhì)都有明顯的好處。其中在被動式太陽能系統(tǒng)中應(yīng)用箱變材料的實(shí)例非常多，如潛熱蓄熱加溫器、蓄熱天花板、相變蓄熱墻、相變蓄熱輻射式地板等。（3）相變?nèi)沼闷啡涨?，一些功能新穎的相變生活用品已經(jīng)在問世，這些生活用品有：冰箱蓄冷器、速冷保溫奶瓶、相變蓄熱取暖器、高溫蓄熱電短