利用相變儲(chǔ)能材料的熱能儲(chǔ)存技術(shù)及其應(yīng)用(參考版)
2025-07-23 11:36本頁(yè)面
【正文】 所以，有機(jī)相變物質(zhì)具有較好的儲(chǔ)能可逆性和穩(wěn)定性，是相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的重要發(fā)展方向。 發(fā)展方向：[27] [1] 有機(jī)相變儲(chǔ)能材料：固體成型好、不易發(fā)生相分離及過(guò)冷現(xiàn)象、腐蝕性較小、性能較穩(wěn)定。 其他應(yīng)用 相變材料除了應(yīng)用于建筑節(jié)能中，在很多方面都有應(yīng)用，如：太陽(yáng)能方面，工業(yè)余熱方面、液化天然氣、電力調(diào)峰、農(nóng)業(yè)溫室、紡織、醫(yī)療保健、航空航天等多方面都有廣泛研究。圖2相變材料膠囊的剖面圖 圖3具有相變天花板的夜間供暖系統(tǒng)相變天花板相變天花板相變天花板[27]工作原理是：白天利用百葉窗反射太陽(yáng)能，將太陽(yáng)能反射到天花板上，天花板中的相變材料熔化蓄存，夜間相變材料凝固放熱供暖。相變墻體相變墻體是美國(guó)20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始研究的一種建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是含有相變材料的墻體。并在需要時(shí)釋放為室內(nèi)采暖。目前已開(kāi)發(fā)的出各式的相變材料用于混凝土、天花板、墻體、窗戶(hù)和地板中，利用太陽(yáng)能蓄熱或電力負(fù)荷低谷時(shí)期的電力來(lái)蓄熱或蓄冷，使建筑室內(nèi)和室外之間的熱流波動(dòng)幅度減弱、作用時(shí)間被延遲，從而降低室內(nèi)溫度波動(dòng)，提高舒適性，節(jié)約能耗[2326]。四． 相變材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用相變儲(chǔ)能建筑材料應(yīng)用于建材始于1981年，由美國(guó)能源部太陽(yáng)能公司發(fā)起，1988年由美國(guó)能量?jī)?chǔ)存分配辦公室推動(dòng)此研究。為了獲得最佳的溫室內(nèi)條件, 必須使其在冬季加熱而在夏季供冷, 早期的作法是使用燃油來(lái)進(jìn)行加熱或供冷, 近年來(lái)則是通過(guò)太陽(yáng)能溫室來(lái)取代傳統(tǒng)的燃油進(jìn)行加熱或供冷, 它是利用相變儲(chǔ)能材料收集和儲(chǔ)存大量的太陽(yáng)輻射熱能實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存與釋放。呂磊磊等[ 22] 研究了利用相變儲(chǔ)能材料的復(fù)合相變儲(chǔ)熱器即把相變儲(chǔ)熱器和水結(jié)合起來(lái)回收空調(diào)的冷凝熱, 既具有節(jié)能又具有環(huán)保的特點(diǎn)。例如, 李?lèi)?ài)菊等[ 20] 成功制備了N a2SO4 / SiO2定形復(fù)合儲(chǔ)能材料, 以改善工業(yè)爐窯中高溫?zé)煔庥酂峄厥論Q熱器中相變儲(chǔ)能材料的性能。王芳等[ 18] 針對(duì)太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)的儲(chǔ)熱裝置, 研究了相變儲(chǔ)能材料的選擇和用量, 特別是相變儲(chǔ)熱水箱的布置及結(jié)構(gòu), 克服了以往水箱須承受系統(tǒng)壓力的缺點(diǎn), 增大了換熱面積, 從而使整個(gè)系統(tǒng)的總供熱COP 值顯著提高, 節(jié)能效果明顯。因此, 為了保證供熱或供電裝置穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行, 就需要利用相變儲(chǔ)能裝置把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái), 在能源不足時(shí)釋放出來(lái)。 太陽(yáng)能領(lǐng)域中的應(yīng)用 太陽(yáng)能是唯一本質(zhì)上沒(méi)有環(huán)境污染的清潔能源,其開(kāi)發(fā)與利用顯得越來(lái)越重要, 它是解決能源危機(jī)和現(xiàn)代節(jié)能的重要途徑。 (2)接枝定形混入法：以結(jié)晶性交聯(lián)的聚烯烴為基體，接枝烷基碳?xì)浠衔?，使材料具有相變?chǔ)能的性能，適合于固/固相變材料，相變溫度范圍20~80℃?？捎糜诙ㄐ蔚南嘧儾牧嫌兄舅?、聚環(huán)氧乙烷、石蠟、聚乙二醇、多元醇等，高分子基材有UHMWPE、HDPE、LDPE、PPSBS及PS等。定形改性是以高分子材料為基材，利用共混、接枝或交聯(lián)等方法，將無(wú)機(jī)或有機(jī)相變材料固定于高分子基材中，保證相變材料液化時(shí)不外泄。具體可用的囊化方法有很多，如界面聚合法、原位聚合法、懸浮聚合法、細(xì)乳液聚合法、相分離法、聚電解質(zhì)法和噴霧干燥法等。 (2)小封裝：采用微膠囊技術(shù)或納米復(fù)合技術(shù)，用高分子殼體材料將固/液體相變材料以囊化方式封裝起來(lái)，防止相變時(shí)液體流出。 封裝容器混入法 此方法為先將相變材料進(jìn)行封裝改性處理，以防止液體泄漏，再與建筑材料混合，具體方法有大封裝和小封裝兩類(lèi)。適合此方法的基體為多孔建筑材料，如膨脹珍珠巖、膨脹頁(yè)巖、石膏和多孔石墨等。但固/液類(lèi)相變材料發(fā)生相變時(shí)產(chǎn)生的液體易發(fā)生外露或腐蝕基體材料。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要對(duì)相變材料的進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男蕴幚砗?，才能混入建筑材料中。除了上述制備方法外，還有界面聚合法、噴霧干燥法、電鍍法和溶膠凝膠等新型方法[1718]。這種方法通常用于制備用于高溫的相變儲(chǔ)能材料, 例如:張仁元、Randy 、張興雪 等人利用此方法成功地制備出Na2CO3BaCO3/MgO,Na2SO4/SiO2 以及NaNO3NaNO2/MgO 無(wú)機(jī)鹽/ 陶瓷基復(fù)合儲(chǔ)熱材料。混合法是將載體材料原料與相變材料先混合再加工成一定形狀的制品。以多孔材料為基體制備PCM的方法有浸泡法和混合法兩種。此種方法比較適合制備工業(yè)和建筑用低溫的定形相變材料, Indaba H等人通過(guò)熔融共混法成功地制備出石蠟/ 高密度聚乙烯定形相變材料[4]。目前，為了克服固一液相變儲(chǔ)熱材料流動(dòng)性的缺點(diǎn)，在儲(chǔ)能材料中加入高分子樹(shù)脂類(lèi)(載體基質(zhì))如：聚乙烯、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯等，使它們?nèi)廴谠谝黄鸹虿捎梦锢砉不旆ê突瘜W(xué)反應(yīng)法將工作物質(zhì)灌注于載體內(nèi)制備而得。有機(jī)固一液相變儲(chǔ)能材料雖然不易發(fā)生相分離及過(guò)冷，腐蝕性較小，相變潛熱大，但是在相變中有液體產(chǎn)生，具有一定的流動(dòng)性。 其他的還有尿素、Cn H2n+2， Cn H2n 02 、C10 H8 、PE、PEG、PMA、PA等。缺點(diǎn)是：導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小、易揮發(fā)、易燃和相變時(shí)體積變化大等。一般說(shuō)來(lái)說(shuō)
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