1、蓄能(thermal energy storage)简述
蓄热填补了建筑用能与功能间的不匹配。
蓄能周期可根据系统需求设计,可以为一日、一周或是一个季节。
蓄能系统必定以热量形式放能,但蓄能过程可通过热量或电量形式输入。
通过蓄能调峰,可实现:
●降低运行能耗
●降低设备容量
●增强系统可调性
●增大系统安全性
●节能减排
2、相变材料介绍:
通过相变(熔化/凝固)过程,相变材料可以以潜热形式蓄存/放出大量热。
这一特点使其在蓄能领域中得到了广泛应用,可以实现在某一时段的某一过程中吸收冷量或热量,转而推移至另一时间或转移至另一地点放出。
此外,相变材料还可提供附加热阻,在控温运输等工业领域尤其有益。
有趣的是,最简单、便宜且有效的相变材料其实是水(或冰)。
然而,水的凝固点为0℃,对于绝大多数的蓄能应用并不合适。
所幸,许多其他的相变材料已经被发现,相变温度范围低至零下,高达数百摄氏度。
考虑相变温度,相变材料被划分为四类。
●低共熔物体系:盐的水溶液,相变温度在0℃以下
●水合盐:一些在凝固过程中可吸收结晶水的盐类,相变温度一般高于0℃
●有机材料:以碳、氢为主要元素的高分子聚合物,常见的如椰子油、石蜡与脂肪酸,相
变温度一般高于0℃
●固-固相变材料:此类材料在相变过层中无明显可见变化(除细微膨胀与收缩之外),因
此可免去相变材料应用中封装、防泄漏等问题
●
3、相变蓄能应用
3.1、在建筑领域内的应用
如图为马来西亚一零能耗建筑,夜间相变材料蓄存冷量,
我们将相变蓄冷在冷冻水系统中的应用推广至世界各地,包括位于西雅图的美国陆军总部、通往澳大利亚的高速铁
如图为墨尔本议会总部,是世界上唯一一栋达到六级能效
如图为英国威斯敏斯特大学一相变砖铺做的屋顶,夜间相
都灵附近一热电联产工厂在系统的冷、热侧皆采用相变材
在英国国家剧院的设计中,通过加入相变蓄能系统,可对电力、供冷、供热三者进行联合调节。
不仅可实现以日为
周期的调控,亦可以年为周期,调节不同季节间的负荷情
届世界杯一定程度上归功于其零能耗体。
在无赛事进行时,利用太阳能发电驱动制冷机,并将冷量存入相变材料中,在比赛时则从相
3.2、控温包装与运输
而利用相变蓄能技术则
但可满足不同的温度要
相变材
目前相变蓄能技术已在多个国家的军用医疗运输产业中
3.3、被动式供冷
℃日间承担热负荷。
机中得到应避免电子器件的温
)类似,可用于偏远地区的信号发射盒子内温度合适而无需借助于
当数据采集仪工作在高温环境中(如:熔炉、喷气式发动
3.4、太阳能供暖与热回收
通过设计合适的相变蓄能系统,可减缓热负荷波动,在相对稳定的供热需求下,供热系统工作的可靠性的此外,在一些畜牧场、酿酒厂和食品加工厂中,通过,可在无机械系统
通过浸入相变材料,太阳能集热器热水箱的蓄热能力
在冬季,太阳能集热器往往难制得热水,但可通过相变地板的形式,吸收日间多余的太阳能,在夜间放出维持室内舒适。
通过合理的循环设计,整栋建筑的热
该建筑为太阳能十项全能竞赛项目,采用了相变蓄能系统,夏季通过夜间蓄冷解决日间的冷负荷,冬季通过日间吸收太阳能蓄能解决夜间热负荷,而不再需要
4、产品开发与应用案例
参作为电子器件的隔作为太空采集样品
我们设计了车载相变蓄能系统来为司机提供舒适的驾驶℃,在夜间蓄冷,日
℃的
虽然设备外壳有一定耐燃性,但设备温度却仍旧会升小时的时间内将设备温度维持在正常水平,为救火提供时间裕量,
,为消防员以及其他工作在恶劣环境下的工含有相变材料的坐垫,为轮椅使用者设计,防止过热。
物品温度明显。