相变蓄热材料在辐射采暖中的应用综述

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1、相变蓄热材料在辐射采暖中的应用综述发伟忠友振李陈管福建省第三建筑公司山东飞洋水技术公司山东建筑大学摘耍介绍了相变材料储热的机理及特点,应用于辎射采暖系统中的相变材料的逸择，以及相变墙体的产生对寒区电供暖系统建筑发展的意义，并对和变材料在建筑节能的应用技术进行了展望，为在我国北方寒区雄筑电采暖领圾推广使用，提出了一些可行性分析依据.关键词相变材料;辐射采暖系统;蓄热;傅适性在太阳能热利用、工业余热冋收、采暖及空调领域中，为了调整热能供应与人们需求Z间的不一致，实现能址的合理利用，热能的由是非常巫耍的一环。目前普

2、遍使用的贮热方式有两犬类:显热式畜热和相变蓄热•所谓显热式蓄热，就是通过加热介质，使其温度升高而蓄热，它也叫“热容式蓄热”.相变蓄热是利用贮热介质被加热到相变温度时吸收大輦相变热而实现蓄热的日的。与显热式番热相比・相变看热有两犬明显优点:贮热密度大,即可以用很小f的体积贮存很多的热能;吸热过程和放热过程几乎是在恒温条件下进行,玄利于与热源和负載相配合•近年来，辐射采暖受到普遍欢迎.同对流式采暧方式相比，地板辐射采暧具有诸多优势：采腰系统嵌入建筑结构中，可扩大生活和工作空间;该系统还能提高平均热辐射温度，因此•

3、为达到同样的热舒适水平所需的室内空气温度钱低，可减小渗风热损;地板辐射采暖系统可以维持一个随高度递减的温度分布，根据中医的观点•这种温度分布有利•丁•人体健康;而且同使用•对流采暖系统相比采用地板辐射采暧系统时空内空气质童较高，因为后者不需对空气进行旦接处理•如能将相变蓄热技术同辐射采暖技术有机结合，便可在实现高舒适采暧的同时最大限度的降低采暖能耗，尤其在电辐射采HS应用中，蓄热设计可以利用夜间低谷电价进行蓄热，减少白天的电能消耗，貝有非常好的经济效益，对电力供应的峰谷平衡也有很大益处.1相变材料储热的机理及

4、特点相变材料人有在一定温度范围内改变其物理状态的能力•在加热过程达到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，在这一熔化过程,相变材料吸收井储存大址的潜热;反Z在相变材料冷却的过程中，储存的热址在一定的温度范鬧内耍散发到环境中去,同时进行从液态到同态的逆相变.在这两种相变过程中，所储存或释放的能輦称为相变热.相变所吸收或释放的満热相当大，但过程中其材料自身的温度几乎维持不变,产生了一个宽的温度平台。以冰一水相变的过程为例，对相变材料在相变时所吸收的潜热以及普通加热条件下所吸收的热杖做以比较;当冰溶解时，吸收335

5、”&的潜热，当水进一步加热，温度毎升高一度•它只吸收大约4J/g的能址・因此,由冰到水的相变过程中所吸收的潜热儿乎比相变温度范鬧外加热过程的热吸收高100倍・除冰(水)之外,已知的天然和合成的相变材料超过500种.这些材料的相变温度和储热能力各异。可见与显热式贮热相比，潜热式贮热有两大明显优点:贮热密度大,即可以用很小的体积贮存很多的热能;吸热过程和放热过程几乎是在恒温条件下进行，有利于与热源和负载相配合・传统的相变贮热材料，如部分水合盐,虽易于获取、成本较低且贮热密度大,但缺点是易于过冷和析晶，即经历一定次

6、数的相变过程后,不能在预定温度下发生相变，且在相变过程中出现分层现象、导致相变潜热降低。目前，一类新型相变材料定形相变贮热材料引起了人们的极大兴趣，这类相变材料在相变前府均能维持原来的形状(I对态)，它对容器耍求很低•这就大大降低了相变贮热系统的成本，而且某些性能优异的定形相变材料可以与传热介质自接接触•使换热效率得到很大提高.目前定形相变材料(PCM)主要包括有机材料、无机材料和复合材料三类。无机材料包括结晶熔融盐.金属合金和其它无机物;有机材料包石蜡、酸酯和其它有机物;复合材料主要是有机和无机共融的混合物

7、・按物质相态分•所用相变材料主要有固一固(S・S)相变储热材料、固一液(S・L)相变储热材料两种.固一同相变储热材料主要呆通过品体有序一无序结构转变，进行可逆储能和释能，由于它在相变过稈中只有不生成液态•体积变化小•无腐蚀•热效率高和寿命长笥优点而受到巫视.此外由丁•这种材料在使用过程中无需容器密封封装，且材料本身可以玄接加丁•成各种形状，使用1F•常简便，是最有应用开发前途的一类新空功能材料.较常见的同一同相变材料主耍有多元醇类和无机物类，包括交联高密度聚乙烯和多元醇•多元醇的固一固转变热较大厂•般在100

8、KJ/kg以上,如季戊四醇的固一固转变热为20945KJ/kg.所使用的固一液相变材料实质上是一类复合相变材料，即选择一种熔点较高的材料为基体，将相变材料分散其中•构成复合相变贮热材料•在发生相变时，由于基体材料的支撑作用，虽然相变材料由囲态转变为液态，但整个复合相变材料仍然维持在原来的形态•即同态.如在常用建筑材料中掺入硬脂酸丁0B所制成的复合相变贮热材料即是其中一种.2辐射采暖中的相变材料选择和