相变储热设备参数
第9章 建筑储能技术
9.1.2相变储热
相变储热原理物质存在的相态有三种，即固态、液态和气态，不同相态进行转化时伴随着能量的吸收和释放。相变储热是利用储热材料在相变过程中吸收和释放热量的特性来实现储热，因此又称为潜热储存，其中利用相变潜热进行储热的介质称为相变储热材料。
正二十烷
C20H42
36.6
246.6
癸酸
C10H20O2
30.1
158.0
月桂酸
C12H24O2
41.3
179.0
十四烷酸
C14H28O2
52.1
190.0
软脂酸
C16H32O2
54.1
183.0
硬脂酸
C18H36O2
64.5
196.0
新戊二醇
NPG
43.0
130.0
50%季戊四醇+50%
50%PE+50%TMP
48.2
125.4
三羟甲基丙醇
应用于建筑围护结构储能的相变材料除了满足基本的筛选原则外，还需要重点考虑人的热舒适要求，只有相变温度接近人体的舒适温度的相变材料才适用，即相变温度正好是室内设计温度和供暖、空调系统要求控制的温度。在实际应用中，常用的建筑材料及其物性见下表。
正极
负极
总反应
9.2.1电化学储能
蓄电池蓄电池种类和规格繁多，但都是由以下四个组成部分：正负电极、电解液、隔膜和外壳。电极是蓄电池的核心部件，它由活性物质和导电骨组成，活性物质是指通过化学反应能产生电能的电极材料，目前广泛使用正极活性物质主要是金属氧化物，如二氧化铅、二氧化锰、氧化镍等，而负极活性物质主要是一些较活泼的金属，如锌、铅、镉、锂、钠等；电解液的作用是保证正负极间离子导电作用，有的电解液参与成流反应，一般选用导电能力强的酸、碱、盐的水溶液，还有有机溶剂电解质、熔融盐电解质、固体电解质等；隔膜是置于电池电极之间的隔板，作用是防止电池正极与负极接触而导致短路，同时使正、负极形成分隔的空间；外壳是蓄电池的容器，同时兼有保护电池的作用，应具有良好的机械强度、耐震动和耐冲击特性。
熔盐储热和相变储热
熔盐储热和相变储热【原创实用版】目录1.熔盐储热和相变储热的定义与原理2.熔盐储热和相变储热的应用领域3.熔盐储热和相变储热的优缺点比较4.我国在熔盐储热和相变储热领域的发展现状与前景正文熔盐储热和相变储热是两种常见的热能储存技术，它们在可再生能源、工业生产等领域发挥着重要作用。
下面将从定义与原理、应用领域、优缺点比较以及我国在熔盐储热和相变储热领域的发展现状与前景四个方面进行详细阐述。
熔盐储热是一种利用熔盐在温度变化时吸收或释放热量的特性来实现热能储存的技术。
其原理是在低谷时段，将电能转化为热能，使熔盐升温；在高峰时段，将熔盐的热量释放出来，驱动发电机发电。
相变储热则是利用物质在相变过程中吸热或放热的特性实现热能储存。
例如，水在凝固和融化过程中会吸收或释放大量热量，因此可用水作为相变储热的介质。
熔盐储热和相变储热技术在很多领域都有广泛应用。
在可再生能源领域，这两种技术可以提高太阳能、风能等间歇性能源的利用率，减少对化石能源的依赖。
在工业生产领域，熔盐储热和相变储热技术可用于钢铁、水泥等高能耗行业的生产过程，降低能源消耗。
此外，这两种技术还在建筑节能、家用热储等领域发挥着重要作用。
熔盐储热和相变储热各有优缺点。
熔盐储热优点在于储热密度高、热损失小，适合大型电站和工业应用；缺点是熔盐材料对设备和管道有腐蚀性，且在高温条件下易结晶。
相变储热优点在于相变材料种类繁多，可根据实际需求选择合适的材料；缺点是储热密度较低，热损失较大，对相变材料的选择和换热器设计要求较高。
我国在熔盐储热和相变储热领域取得了显著成果。
近年来，我国加大了对这两种技术的研究力度，取得了一系列核心技术突破。
熔盐储热技术在我国已成功应用于多个太阳能热发电项目，为我国新能源产业发展提供了有力支持。
此外，我国还积极推动熔盐储热和相变储热技术在建筑、工业等领域的推广应用。
总之，熔盐储热和相变储热技术在热能储存方面具有重要意义。
随着我国在新能源和节能减排领域的投入不断加大，这两种技术在未来将发挥更加重要的作用。
相变储能材料ppt课件
合物不仅导热系数有所提高，同时还保持了有机物原有的优点。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
3.相变材料的制备方法
• 目前制备相变材料的方法主要有以下几种: ①基体材料封装相变材料法 ② 基体和相变材料熔融共混法 ③混合烧结法
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（2） TG 分析
• 在研究相变储能材料稳定性和储热能力时, 经常用到TG 分析法。通过TG 检测, 从其曲线中可以看出相变材料在不 同温度范围内的挥发和储热放热能力。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（3） 时间－温度曲线法
• 时间－温度曲线法属于非稳态法测量导热系数的方法, 利用圆柱体的一维非稳态传热模型导出的计算式, 只要测 量相变储能材料完全相变的时间即可得到导热系数。该方 法的原理及装置简单, 操作方便, 所用材料的量较大, 可以 同时测量相变储能材料的潜热、相变温度、导热系数等多 个物性, 并且克服了以往在测量导热系数时只能测定特定 形状的固态物质的不足, 它可以用来测量任何形状形态物 质的导热系数, 尤其是可以测量液态物质的导热系数, 为实 际应用带来了很大的方便。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
（3）.在建筑方面的应用
• 有关资料显示，社会一次能源总消耗量的1／3用于建筑 领域。提高建筑领域能源使用效率，降低建筑能耗，对于 整个社会节约能源和保护环境都具有显著的经济效益和社 会影响。利用相变储能建筑材料可有效利用太阳能来蓄热 或电力负荷低谷时期的电力来蓄热或蓄冷，使建筑物室内 和室外之间的热流波动幅度减弱、作用时间被延迟，从而 降低室内的温度波动，提高舒适度，以及节约能耗。
复合相变换热器介绍
复合相变换热器介绍复合相变换热器主要依靠热能的相变过程进行热能转换，其中包括液-气相变和固-液相变。
液-气相变时，液体吸收热量蒸发成为气体，而固-液相变时，固体吸收热量融化成为液体。
这种相变过程能够有效地将低温热能转化为高温热能。
复合相变换热器的结构相对简单，由两个主要部分组成。
第一个部分是换热器的表面，被称为热源面，主要用于吸收低温热源的热量。
第二个部分是储热器，用于储存和释放热能。
储热器内部通常含有储热介质，如蓄热油、蓄热水等，能够吸收和释放大量的热量。
复合相变换热器的工作特点是在低温热源的作用下，从热源面吸收热量进入储热器的储热介质中进行相变。
当需要使用高温热能时，可以通过外界装置提供热源对储热器进行热量的释放，使储热介质从固-液相变或液-气相变转化为高温热能。
这样一来，复合相变换热器能够实现热能的高效转换。
复合相变换热器具有许多优点。
首先，它能够将低温热能高效转化为高温热能，提高了能源利用效率，减少了能源浪费。
其次，复合相变换热器的结构简单，没有移动部件，运行稳定可靠，并且具有较长的使用寿命。
另外，储热器能够长时间储存热能，并且可以根据需要随时释放，增强了系统的灵活性和可调节性。
复合相变换热器在许多领域有广泛的应用。
首先，它可以用于工业领域，如钢铁冶炼、石化、玻璃制造等过程中的低温热能回收。
其次，它可以应用于电力工厂中的余热回收，提高电站的发电效率。
此外，复合相变换热器还可以用于太阳能热水系统、地源热泵系统以及供暖、制冷系统中，减少对传统能源的依赖，降低环境污染。
总结起来，复合相变换热器是一种能够将低温热能转化为高温热能的高效热能转化器。
它利用相变过程实现热能的转换，具有结构简单、运行稳定可靠、能源利用效率高等优点。
在工业、能源和环境领域等多个领域都有广泛的应用，为提高能源利用效率和减少环境污染做出了重要贡献。
未来，随着技术的不断发展，复合相变换热器的性能将进一步改善，应用范围也将不断扩大。
储能技术-储热技术
m ·℃
例6-7示意图
6.2 储热技术的理论基础
6.2.2 传热学基础
➢ 热辐射
热辐射是指物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。当物体发出的辐射能
被另一物体接收时，总辐射能的一部分被吸收，一部分被反射，一部分穿透该
物体后继续传播，我们将吸收、反射、穿透部分和总辐射能的比值分别称为吸
态这三种状态。同样由物性表可查出，25℃~100℃液态水以及100℃~150℃气态水
的平均定压比热容分别为4.21 kJ/(kgK)和2.03 kJ/(kgK)，而水在相变过程中的潜热
为2256.7 kJ/kg，根据式(6-2)，水吸收的总热量为
= 1 × 4.21 × 100 − 25 + 2.03 × 150 − 100 + 2256.7 kJ = 2673.95 kJ
6.2.1 热力学基础
例6-4：如图所示为一个宽3.5 m、高6 m、厚35 cm的墙，在稳态条件下，墙
的内、外壁面温度分别为25℃和0℃，如果穿越墙壁的热功率为1000 W，求
此过程中的熵产。
解：在稳态、无质熵流流进、流出墙体的情况下，式(6-10)变为
ሶ
ሶ
1000
1000
ሶ
ሶ
0=
−
+
➢ 热传导
某介质内发生热传导的宏观原因是温差的存在，从微观角度看，热传导是
由于大量分子、原子或电子的互相撞击,使能量从物体温度较高部分传至温度较
低部分的过程。
傅里叶定律：在均匀单一介质内，传热速率正比于垂直于该截面方向上的
温度变化率和截面面积,而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。
相变储热技术在冶金余热回收中的应用
[2] 高放，程春灵，高晓东等 . 钢铁冶金流程节能实现及技术要点研究【J】. 中国金属通报，2021，(04),13-14
（１．Ｃｈｉｎａ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１０；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｒｅ ｈｕｇｅ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｍａｔｕｒｅ， ｓｏ ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ａｒｅ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Keywords: ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；Ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ；Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
相变储能技术的应用
相变储能技术的应用
相变储能技术（PCM）在建筑领域中有着广泛的应用。
这种技术利用相变材料（PCM）的储热特性来储存或者释放其中的热量，从而达到一定的调节和控制该相变材料周围环境的温度的作用，改变能量使用的时空分布，提高能源的使用效率。
在吸热和放热的过程中，材料温度不变，在很小的温度变化范围能带来大量能量的转换过程，是相变储能的主要特点。
在建筑中，相变储能技术主要用于大容量储冷储热，一般与供热系统或建筑材料结合，可成为建筑组成中的一部分，如内墙、楼板等，也可在冷热源处配置，如冰蓄冷设备。
这种技术特别适合用于被动式房屋，通过与采暖通风系统结合，能够很好地调控室内温度，减少能源消耗，提供健康的室内环境。
此外，相变储能技术也常用于电子设备中，如微电子设备和太阳能电池等，以解决其工作时产生的高热量问题。
同时，相变储能技术也可用于优化能源管理，例如在电力系统中用于平衡电力负荷，或者在运输领域中用于降低车辆的能耗。
但是，相变储能技术也存在一些挑战和限制。
例如，对于PCM材料的研发和生产成本较高，且其性能和稳定性仍需进一步改进。
同时，对于PCM材料的生命周期和环境影响也需要进一步研究和评估。
总的来说，相变储能技术在建筑、电子设备和能源管理等领域都有广泛的应用前景，但需要进一步解决技术和成本等问题。
相变蓄热材料
1 文献综述1.1 相变蓄热材料1.1.1相变蓄热材料的研究背景随着全球能源形势的日益紧张，节能与环保受到世界各国越来越多的重视。
能源是人类赖以生存的基础，但是由于能源的供给与需求具有较强的时间性和空间性，在许多能源利用系统中(如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、余热废热利用系统等)存在着供能和耗能之间的不协调性(失配)，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。
例如：在不需要热时，却有大量热的产生，有时候供应的热却有很大一部分作为余热被损失掉，这些都需要一种类似于储水池储水一样的物质把热量储存起来，需要时再释放出来，这样的物质称为热能储存材料(蓄热材料)。
人们对蓄热材料，特别是相变蓄热材料的认识和研究是近几十年的事情。
二十世纪二十年代以来，特别是七十年代能源危机的影响，相变蓄热的基础和应用技术研究在发达国家迅速崛起，并得到不断的发展，日益成为受人重视的新材料。
在太阳能利用、电力的“削峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑采暖与空调的节能领域具有广泛的应用前景，近年来已成为世界范围的研究热点。
相变储能材料作为储能技术的基础，在国内外得到了极大的发展。
1.1.2 相变蓄热材料的分类1.1.2.1根据蓄热材料的化学组成分类(1) 无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金。
结晶水合盐通常是中、低温相变蓄能材料中重要的一类，价格便宜，体积蓄热密度大，熔解热大，熔点固定，热导率比有机相变材料大，一般呈中性，且工作温度跨度比较大，更重要的是可在高温下进行蓄热。
例如KNO3-NaNO3熔盐、K2CO3-Na2CO3熔盐、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O、Na2CO3·10H2O、Na2SO4·5H2O等[1]。
但其在使用过程中会出现过冷、相分离等不利因素，严重影响水合盐的广泛应用[2-3]。
(2) 有机相变材料主要包括石蜡, 脂肪酸、某些高级脂肪烃、醇、羧酸及盐，包括石蜡类、非石蜡类、某些聚合物等。
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一相变储热设备参数
1 相变储能设备额定压力要求达到1.0Mpa以上。
2 储热单元内相变储热材料的储热密度大于等于650kJ/L，供热温度55℃—85℃。
3 储热设备具备利用谷电储热的能力，储热单元24小时静放热损不大于5%。
4 环境温度条件为15℃时，储热单元充放热效率大于95%。
5 储热材料经过5000次相变循环，储热能力衰减小于10%，相变储热材料储热能力衰减后可调制重新使用。
6 相变储能设备质保期在3年以上，使用寿命为20年。
二储能系统
1 能够进行本地及远程操作，实现无人值守。
2 能够进行能耗数据采集并导出，能够根据外界环境不同温度进行供热负荷切换。
3 系统具有核心部位网络监控功能。