1、,相變儲能材料的含義 相變儲能材料的相變機(jī)理 相變儲能材料的分類 相變儲能材料的制備 相變儲能材料的應(yīng)用 相變儲能材料存在的問題,相變儲能材料是在某一特定的溫度下，能夠從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)的物質(zhì)，物質(zhì)的分子迅速由有序向無序的轉(zhuǎn)變（反之亦然），同時(shí)伴隨著吸熱和放熱的現(xiàn)象。,冰,相變材料從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí), 要經(jīng)歷物理狀態(tài)的變化。在這兩種相變過程中, 材料要從環(huán)境中吸熱, 反之, 向環(huán)境放熱。 在物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)可儲存或者釋放的能量稱為相變熱, 發(fā)生相變的溫度范圍很窄。物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí), 材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變。大量相變熱轉(zhuǎn)移到環(huán)境中, 產(chǎn)生了一個(gè)寬的溫度平臺。 相變材料

2、的出現(xiàn), 體現(xiàn)了恒溫時(shí)間的延長,并可與顯熱和絕緣材料在熱循環(huán)時(shí), 儲存或者釋放顯熱。,儲能材料儲能的方式： 1.顯熱儲能2.潛熱儲能3.化學(xué)反應(yīng)儲能 蓄熱的溫度范圍： 1.高溫（250以上，主要是無機(jī)鹽）2.中溫（100-250）3.低溫（100以下,主要是無機(jī)水合鹽、高分子、有機(jī)物） 材料的化學(xué)組成： 1.無機(jī)相變材料2.有機(jī)相變材料3.混合相變材料 蓄熱過程中材料相態(tài)： 1.固-液相變材料2.固-固相變材料3.固-氣相變材料4.液-氣相變材料。,無機(jī)相變材料： 堿土金屬鹵化物、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽等水合鹽 醋酸鹽類有CH3COONa3H2O、CH COONa2H2O、CH3COO

3、Li2H2O等； 硝酸鹽類有Mg(NO3)26H2O、Mg(NO3)24H2O、Ca(NO3)24H2O、Zn(NO3)24H2O、Zn(NO3)6H2O、Zn(NO3) H2O等； 硫酸鹽類有Na2SO410H2O、FeSO47H2O等； 磷酸鹽類有Na2HPO412H2O、K3PO47H2O、Na3PO4H2O等； 碳酸鹽類有Na2CO312H2O等； 鹵化物類有CaCl6H2O、KF4H2O等。 有機(jī)相變材料： 石蠟、脂肪酸、高密度聚乙烯,上個(gè)世紀(jì)80年代美國Dow 化學(xué)公司對近2萬種相變材料進(jìn)行了測試, 結(jié)果表明只有1% 的相變材料有使用價(jià)值, 它們是有合適熔點(diǎn)的水合鹽以及一些有機(jī)相變

4、材料。由于民用建筑對材料的性質(zhì)與經(jīng)濟(jì)因素有嚴(yán)格的限制, 適用于儲能建材的相變材料就更少了。,( 1)相變材料的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度或者供暖、空調(diào)系統(tǒng)要求的溫度范圍內(nèi); ( 2)具有足夠大的相變潛熱; ( 3)相變時(shí)膨脹或者收縮要小; ( 4)相變的可逆性要好; ( 5)無毒性、無腐蝕性; ( 6)制作原料廉價(jià)易得。,( 1)將幾種有機(jī)物配合成二元或者多元相變材料, 也可以將有機(jī)物與無機(jī)物復(fù)合, 從而制得合適相變溫度以及相變潛熱的相變材料 。 ( 2)制備一直保持固體形狀的固液相變材料。這類相變材料的主要組成成分有兩種: 工作物質(zhì)和載體基質(zhì)。前者用來儲能, 主要是固液相變材料; 后者可以保持材料的不流動

5、性和可加工性, 載體基質(zhì)的相變溫度一般都較高, 載體基質(zhì)不僅要有結(jié)構(gòu)材料的一般特性, 還要與相變材料相容、無腐蝕、無化學(xué)反應(yīng)及成本低等 。,基體材料封裝相變材料法 基體和相變材料熔融共混法 浸漬法,將固液態(tài)PCM封裝技術(shù)分散成球形小顆粒，再在表面封裝一層性能穩(wěn)定的殼材，即得到相變材料微膠囊。,具有良好的熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位質(zhì)量的相變潛熱大，體積膨脹率小，密度大； 相變過程可逆性好，相變過程的方向僅以溫度決定，不存在過冷和降解現(xiàn)象； 無毒、無腐蝕、無泄漏、防火、不污染環(huán)境； 相變材料經(jīng)濟(jì)且原料來源容易； 相變過程可靠性好，不會產(chǎn)生降解和變化，使用壽命長，一般要求達(dá)到(% 年以上； 相變溫度合適，適合

6、于該地域的氣候特征和接近人體的舒適溫度； 與建筑材料相容，不影響建筑材料的機(jī)械性能和強(qiáng)度； 蒸汽壓力低。,相變儲能墻板最初是美國20 世紀(jì)80 年代中期開始研究的一種含有相變材料的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，根據(jù)不同的建材基體可以將其分為三類： 一是以石膏板為基材的相變儲能石膏板，主要用作外墻的內(nèi)壁材料，可以減弱建筑物室內(nèi)溫度的波動幅度，保持室內(nèi)舒適性； 二是以混凝土材料為基材的相變儲能混凝土，主要用作外墻體材料； 三是以保溫隔熱材料為基材，來制備高效節(jié)能型建筑保溫隔熱材料。,相變墻體實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明，PCM 壁板的蓄熱能力使其能夠在采暖或者空調(diào)設(shè)備關(guān)閉之后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，將房間溫度保持在人體感覺的舒

7、適溫度范圍，還可以在較短的時(shí)間內(nèi)快速蓄存和釋放大量的熱量。PCM墻體的熱容量是普通墻體的2倍。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論,相變儲能混凝土是以混凝土材料為基體的復(fù)合相變材料的智能混凝土。相變儲能混凝土應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域，具有普通混凝土材料所無法比擬的熱容，利用它作外墻體材料，將有利于室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，從而改善熱舒適性，達(dá)到節(jié)能的目的。,供暖儲能系統(tǒng) ( 1)相變蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng) ( 2)帶相變蓄熱器的空氣型太陽能供暖系統(tǒng) 空調(diào)蓄冷系統(tǒng) ( 1)利用樓板蓄冷的吊頂空調(diào)系統(tǒng) ( 2)相變蓄冷空調(diào)新風(fēng)機(jī)組,相變材料在地板中的應(yīng)用，一般都會結(jié)合電加熱方式，以組成電加熱相變蓄熱地板采暖系統(tǒng)。地板采暖使得室內(nèi)水平溫度分布

8、均勻，垂直溫度梯度小，不僅符合人體“足暖頭涼”的需要，而且采暖能耗較低，接近理想的采暖方式。,導(dǎo)熱相變材料（電子器件）,筆記本恒溫墊,在服裝紡織業(yè)中的應(yīng)用,現(xiàn)階段相變材料的研究困難主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面 相變儲能材料的耐久性，這個(gè)問題分為三類。首先，相變儲能材料在循環(huán)相變過程中熱物理性質(zhì)的退化。其次，相變儲能材料從基體材料中泄漏出來，表現(xiàn)為在材料表面結(jié)霜。另外，相變儲能材料對基體材料的作用，相變儲能材料相變過程中產(chǎn)生的應(yīng)力使得基體材料容易破壞。 相變儲能材料的經(jīng)濟(jì)性問題，是制約其廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域的障礙，表現(xiàn)為各種相變儲能材料及相變儲能復(fù)合材料價(jià)格較高，導(dǎo)致單位熱能的存儲費(fèi)用上升，失去了與其他儲熱方式的比較優(yōu)勢。,相變儲能材料的儲能性能問題，對于相變儲能復(fù)合材料，為了使儲能體