張寅平zhangyp@清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系2006.6相變蓄能電采暖應(yīng)用基礎(chǔ)研究1內(nèi)容1.蓄能電采暖的重要性2.相變材料(PCM)特性3.近期相變蓄能研究工作一覽4.定形相變電采暖地板5.高溫相變蓄能電暖器6.結(jié)束語21.蓄能電采暖意義重大中國未來的發(fā)展，能源是瓶頸問題

70%能源來自煤，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染建筑能耗占社會(huì)總能耗27.8％每年新建建筑面積逾10億平米

采暖能耗比例大，采暖區(qū)面積680萬平方公里，占國土面積72％。3各氣候建筑熱工分區(qū)的住房居住面積分布(1997年)

4供電負(fù)荷及特性的預(yù)測(cè)北京電力負(fù)荷峰谷差逐年加大蓄能式電采暖大有作為5現(xiàn)有電采暖存在的問題大多不具備蓄能功能；加大了電網(wǎng)峰谷差；無法利用夜間廉價(jià)電，運(yùn)行費(fèi)用高；蓄熱電鍋爐以蓄熱水箱來蓄熱。顯熱蓄熱電暖器熱舒適性差。6蓄能式電采暖意義改善城市能源消耗結(jié)構(gòu)和城市環(huán)境；對(duì)電網(wǎng)削峰填谷，提高電廠的設(shè)備利用率；節(jié)省用戶的采暖費(fèi)用。

72.相變材料特性(PCM)

相變潛熱大

相變過程近似等溫過程8相變材料熱物性測(cè)定系統(tǒng)熱性能研究

相變材料研制

模型實(shí)驗(yàn)冰蓄冷空調(diào)蓄熱電暖器相變地板相變吊頂功能熱流體相變墻基礎(chǔ)層面應(yīng)用層面建筑環(huán)境控制3.近期相變蓄能研究工作一覽94.定形相變蓄熱地板電采暖10地板采暖對(duì)流采暖頭部過熱理想采暖方式不同采暖方式室內(nèi)空氣溫度分布近似于理想模式11國內(nèi)外研究現(xiàn)狀日本已應(yīng)用固液相變蓄熱地板采暖；在北美、歐洲等地，地板采暖形式已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用；中國熱水低溫輻射地板供暖技術(shù)發(fā)展很快,電熱輻射采暖方式也有應(yīng)用，但還沒有研究相變蓄熱式地板采暖。1213普通固液相變材料的缺點(diǎn)相分離需封裝、容器貴容器的附加熱阻大容器泄漏

定形相變材料可克服此缺點(diǎn)，相變過程中材料形狀不變。14定形相變材料照片

Tm=20oC,35oC,50oCHm=100-180kJ/kg15定形相變材料與混凝土混合

水泥定形相變材料1612341．?dāng)D隔熱回層2．電熱獵膜3．觸定形輝相變悄材料慰層4．地板PC驗(yàn)M材料體夜間津吸熱協(xié)，白襪天放鄙熱。4.吸1被動(dòng)渡式相泥變蓄喉能地穗板電飯采暖霧系統(tǒng)174.鐮1被動(dòng)月式相炊變蓄拉能地捐板電測(cè)采暖增系統(tǒng)夜間慶加熱邁階段占，表禾面熱學(xué)流修誰正因待子白天鈴散熱粉階段狠，表潔面熱鄉(xiāng)豐流為主要變影響刪因素哥為：煉相變炮溫度榨和地帽板熱那阻。若熱垃負(fù)荷泥需求謹(jǐn)變化災(zāi)不大目，要纏使散監(jiān)熱速蒸率穩(wěn)榨定，忌即增屈大相井變地絲式板導(dǎo)懶熱系租數(shù)，折或增哭大地艦板表茫面覆撞蓋層獄熱阻寧。18（a）實(shí)驗(yàn)加房間瓜（b）電熱痛膜（c）定形綠相變屆板倆（d）地板定形悲相變借蓄熱須電熱驢地板漿照片（a）（b）（c）（d）19實(shí)驗(yàn)放房間傘逐時(shí)銳室溫——實(shí)驗(yàn)既在20享05年的1月到3月連拔續(xù)進(jìn)鹽行，晉測(cè)量輪時(shí)間督為50天大部敬分時(shí)樂間室瘡溫保逐持在15狠-2販5℃之間賀，平躺均耗黃電量5.喬4捕kW貴h/天20模擬芳研究北京普通房間室溫和地面溫度的計(jì)算結(jié)果通過改變加熱面積控制的采暖季室內(nèi)溫度變化使用醬效果膊：普關(guān)通房府間中繭，此射采暖尊系統(tǒng)階能達(dá)產(chǎn)到較寧舒適屬的效嫂果，侍每天歉可節(jié)巖省4元錢府；控制清方式站：通熄過控箱制地瞧板加劫熱面嘆積，薪可使抓采暖拋季室旨內(nèi)溫承度保第持在16羊-2搖5℃。21設(shè)計(jì)斤原則姨：相綠變潛糟熱足盞夠時(shí)井，設(shè)稍計(jì)中技應(yīng)重割點(diǎn)考暴慮相戀變溫述度和肢空氣陶層熱寸阻；此結(jié)游果與幸分析拳結(jié)論董一致腐。影響惜因素淋敏感薪性分胸析22結(jié)合巡壽太陽秩能空快氣集困熱器4.倍2送風(fēng)異式相劍變蓄自熱地憶板電唉采暖戚系統(tǒng)234.罩2送風(fēng)隨式相節(jié)變蓄階熱地芽板電既采暖礎(chǔ)系統(tǒng)夜間棕加熱盜階段益，表貸面熱陳流修餅正因宣子為白天散熱階段，送風(fēng)熱流為主要折影響誤因素摔為：換相變登溫度海和送救風(fēng)速床率。要使窯夜間喜散熱擋速率獸小，巨白天自供熱踐能力盆大，河可增細(xì)大覆聰蓋層周熱阻漂，且蘿使地央板送賊風(fēng)能叉力強(qiáng)跳。24實(shí)驗(yàn)誦研究實(shí)驗(yàn)便時(shí)間壁為20壇04年2月，旺北京房間3m鹽(深)×災(zāi)2m柏(寬)×貴2m軟(高)25通過乳送風(fēng)牙使平襪均最瓜高室阻溫提雕高了8℃；可通鋒過調(diào)蓬節(jié)送臟風(fēng)速奴率方賢便的扁調(diào)節(jié)喪室溫溫。實(shí)驗(yàn)港房間子測(cè)試荷結(jié)果26模擬逗研究控制炸方式蛋：通戰(zhàn)過控溫制送策風(fēng)啟糕停或潔送風(fēng)撥速率流，可廣使工艇作時(shí)拳間室市溫基懸本保閃持舒鼻適；使用喉效果伐：此上采暖堪系統(tǒng)振每天釋可節(jié)閘省2.迷1元。27影響敘因素透敏感鐘性分腦析設(shè)計(jì)沾原則慢：相裝變潛妻熱足濤夠且古導(dǎo)熱迫系數(shù)蔑大于0.鉆2W西/moC時(shí)，民設(shè)計(jì)梨中應(yīng)頭重點(diǎn)困考慮膨相變稻溫度宿和送河風(fēng)速犧率；此結(jié)棚果與番分析臟結(jié)論葡一致恨。28在清駱華節(jié)熔能實(shí)糊驗(yàn)樓桂中的辯應(yīng)用PC保M斤fl盆oo作r:粉1餐00丘0庭m2295.高溫物相變恥蓄熱昌電暖賭器30Th逼e證DS容C器cu介rv憂e蜜of慚T宵H5密76高溫北相變磨材料TH程57帶631TH剃57蛾6熱物關(guān)性密度（kg/m3）2700比熱(kJ/kg··K)1.038

導(dǎo)熱系數(shù)(W/m·K)160

相變潛熱(kJ/kg)560熔點(diǎn)(℃)5763233樣機(jī)Ⅰ型樣機(jī)Ⅱ型風(fēng)道內(nèi)無肋片風(fēng)道內(nèi)有肋片樣機(jī)外形尺寸（寬×高×寬mm3）供暖面積（m2）電加熱功率（W）樣機(jī)質(zhì)量（kg）Ⅰ型600×780×17010～20180073Ⅱ型620×790×19010～2018007834高溫踢相變摔蓄熱估電暖批器結(jié)憲構(gòu)風(fēng)道帖內(nèi)無粉散熱虎肋片工為Ⅰ型、室風(fēng)道窩內(nèi)有組散熱癥肋片獄為Ⅱ型35實(shí)驗(yàn)互結(jié)果回及分戰(zhàn)析

電加熱功率1540W溫度曲線

電加熱功率1810W溫度曲線

TH幣57前6相變志溫區(qū)圣：57鼻0℃井-5放78議℃，出好現(xiàn)溫吧度平鍛臺(tái)；機(jī)殼色外壁午面溫協(xié)度低關(guān)于80蜓℃，滿平足安不全的么要求恰。不同困電加戶熱功業(yè)率下峰實(shí)驗(yàn)朋結(jié)果36HeatingPower(W)15401810Sensibleheatchargetime（h）4.583.66Latentheatchargetime（h）3.412.92Latentheatdischargetime（h）4.324.86Sensibleheatdischargetime（h）11.6812.56Averageheatdischargeratewithpoweron(W)517506Averageheatdischargeratewithpoweroff(W)515512Averageheatdischargeratein24hours(W)516510Heatstorageratio（％）687137重復(fù)縱性實(shí)接驗(yàn)T(oC)38華亭繩嘉園場(chǎng)用戶月測(cè)試先結(jié)果井及分捧析華亭嘉園高溫相變蓄熱電暖器溫度測(cè)點(diǎn)布置示意圖中央數(shù)空調(diào)主，各給房間互風(fēng)機(jī)惜盤管植獨(dú)立縫控制唐，總似面積濁：14揭0平米防，測(cè)業(yè)試房賴面積藝：17榨.5平米協(xié)。39測(cè)試交結(jié)果測(cè)試晨時(shí)間個(gè)：20鏈04究.1膛.2茫0-扔3.禿15；蓄熱惑電暖句器運(yùn)囑行時(shí)尾間：1.耽29快-3恭.1替5,共計(jì)47天。各測(cè)點(diǎn)溫度曲線

40

室內(nèi)平均溫度曲線

41耗電庭量測(cè)視試結(jié)漁果每平槐方米噴采暖衰面積葉耗電聰量為25蜓.5燈W電暖器耗電量（度）電價(jià)耗電費(fèi)用（元）折合采暖標(biāo)準(zhǔn)年單位采暖面積運(yùn)行費(fèi)用（元/m2）高溫相變蓄熱電暖器502北京市采暖優(yōu)惠電價(jià)100.419.8普通電暖器502北京市采暖優(yōu)惠電價(jià)180.735.742安寧行里南秒?yún)^(qū)用睬戶測(cè)苗試結(jié)蒼果及艷分析安寧里南區(qū)高溫相變蓄熱電暖器溫度測(cè)點(diǎn)布置示意圖集中城供熱確，總賺面積鑰：86平米討，測(cè)衫試房桶沒安伍裝散涉熱器稿，面肌積：20普.2平米旗。43測(cè)試駕結(jié)果測(cè)試慚時(shí)間銜：20紐奉04述.1檢.3勻1-姿3.湯15蓄熱殘電暖認(rèn)器運(yùn)襖行時(shí)廣間：2.擾6-儀3.川15，共總計(jì)39天。各測(cè)點(diǎn)溫度曲線

44室內(nèi)平均溫度曲線45蓄熱冠與普歲通電瓶暖器哨耗電荒費(fèi)用販比較房間卵建筑憑面積證：20另m2；采暖埋熱指葬標(biāo)：當(dāng)?shù)啬?jié)能纖建筑捆耗熱評(píng)量指