相變蓄熱材料在輻射采暖中的應(yīng)用綜述

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1、相變蓄熱材料在輻射采暖中的應(yīng)用綜述發(fā)偉忠友振李陳管福建省第三建筑公司山東飛洋水技術(shù)公司山東建筑大學(xué)摘耍介紹了相變材料儲(chǔ)熱的機(jī)理及特點(diǎn),應(yīng)用于輜射采暖系統(tǒng)中的相變材料的逸擇，以及相變墻體的產(chǎn)生對(duì)寒區(qū)電供暖系統(tǒng)建筑發(fā)展的意義，并對(duì)和變材料在建筑節(jié)能的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了展望，為在我國(guó)北方寒區(qū)雄筑電采暖領(lǐng)圾推廣使用，提出了一些可行性分析依據(jù).關(guān)鍵詞相變材料;輻射采暖系統(tǒng);蓄熱;傅適性在太陽能熱利用、工業(yè)余熱冋收、采暖及空調(diào)領(lǐng)域中，為了調(diào)整熱能供應(yīng)與人們需求Z間的不一致，實(shí)現(xiàn)能址的合理利用，熱能的由是非常巫耍的一環(huán)。目前普

2、遍使用的貯熱方式有兩犬類:顯熱式畜熱和相變蓄熱?所謂顯熱式蓄熱，就是通過加熱介質(zhì)，使其溫度升高而蓄熱，它也叫“熱容式蓄熱”.相變蓄熱是利用貯熱介質(zhì)被加熱到相變溫度時(shí)吸收大輦相變熱而實(shí)現(xiàn)蓄熱的日的。與顯熱式番熱相比?相變看熱有兩犬明顯優(yōu)點(diǎn):貯熱密度大,即可以用很小f的體積貯存很多的熱能;吸熱過程和放熱過程幾乎是在恒溫條件下進(jìn)行,玄利于與熱源和負(fù)載相配合?近年來，輻射采暖受到普遍歡迎.同對(duì)流式采曖方式相比，地板輻射采曖具有諸多優(yōu)勢(shì)：采腰系統(tǒng)嵌入建筑結(jié)構(gòu)中，可擴(kuò)大生活和工作空間;該系統(tǒng)還能提高平均熱輻射溫度，因此?

3、為達(dá)到同樣的熱舒適水平所需的室內(nèi)空氣溫度錢低，可減小滲風(fēng)熱損;地板輻射采暖系統(tǒng)可以維持一個(gè)隨高度遞減的溫度分布，根據(jù)中醫(yī)的觀點(diǎn)?這種溫度分布有利?丁?人體健康;而且同使用?對(duì)流采暖系統(tǒng)相比采用地板輻射采曖系統(tǒng)時(shí)空內(nèi)空氣質(zhì)童較高，因?yàn)楹笳卟恍鑼?duì)空氣進(jìn)行旦接處理?如能將相變蓄熱技術(shù)同輻射采暖技術(shù)有機(jī)結(jié)合，便可在實(shí)現(xiàn)高舒適采曖的同時(shí)最大限度的降低采暖能耗，尤其在電輻射采HS應(yīng)用中，蓄熱設(shè)計(jì)可以利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行蓄熱，減少白天的電能消耗，貝有非常好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)電力供應(yīng)的峰谷平衡也有很大益處.1相變材料儲(chǔ)熱的機(jī)理及

4、特點(diǎn)相變材料人有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力?在加熱過程達(dá)到熔化溫度時(shí)，就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，在這一熔化過程,相變材料吸收井儲(chǔ)存大址的潛熱;反Z在相變材料冷卻的過程中，儲(chǔ)存的熱址在一定的溫度范鬧內(nèi)耍散發(fā)到環(huán)境中去,同時(shí)進(jìn)行從液態(tài)到同態(tài)的逆相變.在這兩種相變過程中，所儲(chǔ)存或釋放的能輦稱為相變熱.相變所吸收或釋放的満熱相當(dāng)大，但過程中其材料自身的溫度幾乎維持不變,產(chǎn)生了一個(gè)寬的溫度平臺(tái)。以冰一水相變的過程為例，對(duì)相變材料在相變時(shí)所吸收的潛熱以及普通加熱條件下所吸收的熱杖做以比較;當(dāng)冰溶解時(shí)，吸收335

5、”&的潛熱，當(dāng)水進(jìn)一步加熱，溫度毎升高一度?它只吸收大約4J/g的能址?因此,由冰到水的相變過程中所吸收的潛熱兒乎比相變溫度范鬧外加熱過程的熱吸收高100倍?除冰(水)之外,已知的天然和合成的相變材料超過500種.這些材料的相變溫度和儲(chǔ)熱能力各異?？梢娕c顯熱式貯熱相比，潛熱式貯熱有兩大明顯優(yōu)點(diǎn):貯熱密度大,即可以用很小的體積貯存很多的熱能;吸熱過程和放熱過程幾乎是在恒溫條件下進(jìn)行，有利于與熱源和負(fù)載相配合?傳統(tǒng)的相變貯熱材料，如部分水合鹽,雖易于獲取、成本較低且貯熱密度大,但缺點(diǎn)是易于過冷和析晶，即經(jīng)歷一定次

6、數(shù)的相變過程后,不能在預(yù)定溫度下發(fā)生相變，且在相變過程中出現(xiàn)分層現(xiàn)象、導(dǎo)致相變潛熱降低。目前，一類新型相變材料定形相變貯熱材料引起了人們的極大興趣，這類相變材料在相變前府均能維持原來的形狀(I對(duì)態(tài))，它對(duì)容器耍求很低?這就大大降低了相變貯熱系統(tǒng)的成本，而且某些性能優(yōu)異的定形相變材料可以與傳熱介質(zhì)自接接觸?使換熱效率得到很大提高.目前定形相變材料(PCM)主要包括有機(jī)材料、無機(jī)材料和復(fù)合材料三類。無機(jī)材料包括結(jié)晶熔融鹽.金屬合金和其它無機(jī)物;有機(jī)材料包石蠟、酸酯和其它有機(jī)物;復(fù)合材料主要是有機(jī)和無機(jī)共融的混合物

7、?按物質(zhì)相態(tài)分?所用相變材料主要有固一固(S?S)相變儲(chǔ)熱材料、固一液(S?L)相變儲(chǔ)熱材料兩種.固一同相變儲(chǔ)熱材料主要呆通過品體有序一無序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，進(jìn)行可逆儲(chǔ)能和釋能，由于它在相變過稈中只有不生成液態(tài)?體積變化小?無腐蝕?熱效率高和壽命長(zhǎng)笥優(yōu)點(diǎn)而受到巫視.此外由丁?這種材料在使用過程中無需容器密封封裝，且材料本身可以玄接加丁?成各種形狀，使用1F?常簡(jiǎn)便，是最有應(yīng)用開發(fā)前途的一類新空功能材料.較常見的同一同相變材料主耍有多元醇類和無機(jī)物類，包括交聯(lián)高密度聚乙烯和多元醇?多元醇的固一固轉(zhuǎn)變熱較大廠?般在100

8、KJ/kg以上,如季戊四醇的固一固轉(zhuǎn)變熱為20945KJ/kg.所使用的固一液相變材料實(shí)質(zhì)上是一類復(fù)合相變材料，即選擇一種熔點(diǎn)較高的材料為基體，將相變材料分散其中?構(gòu)成復(fù)合相變貯熱材料?在發(fā)生相變時(shí)，由于基體材料的支撐作用，雖然相變材料由囲態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，但整個(gè)復(fù)合相變材料仍然維持在原來的形態(tài)?即同態(tài).如在常用建筑材料中摻入硬脂酸丁0B所制成的復(fù)合相變貯熱材料即是其中一種.2輻射采暖中的相變材料選擇和