245 蓄能应用方法-蓄热

●语音讲解-原理与材料

 常用蓄热原理

温度变化-显热。

固液相变-潜热。

固固相变-潜热；定形相变；构象变化，微细复合结构等。

化学变化-反应热；吸收，吸附等。

典型蓄热材料

显热蓄热材料

水，4.2kJ/(kg.℃)，1000kg/m³。

土壤（湿砂），2.1kJ/(kg.℃)，1650kg/m³。

石（大理石），0.8kJ/(kg.℃)，2700kg/m³。

陶瓷，1.1kJ/(kg.℃)，2700kg/m³。

使用简单安全，寿命较长，成本很低；蓄热密度小，吸放热不能恒温。

潜热蓄热材料

通过固液相变或固固相变（分子构象变化）过程的吸放热特性实现蓄热。

无机蓄热材料

结晶水合盐、熔融盐、金属或合金等。

价格便宜，体积蓄热密度大，熔解热大，热导率比有机蓄热材料大。

有机蓄热材料

石蜡，脂肪酸，高级脂肪烃、醇、羧酸及其盐类，聚合物等。

相变时体积变化小, 过冷度轻, 无腐蚀等。

定形相变蓄热材料

通过结晶水合盐类，大分子材料类，多元醇类，层状钙钛矿类，石墨基复合材料类，金属基复合材料类等。

热化学蓄热材料

吸附剂、吸收剂等与水蒸气反应蓄热（分子筛，硅胶，Al₂O₃，LiCl，LiBr等）。

金属氢化物、氨化物、无机盐与水等可逆热化学反应，有催化剂和远离平衡态时吸放热速度较快。

蓄热密度高，可控性好，可长期蓄热，反应过程较复杂、技术难度较高。

蓄热密度高（可达1MJ/kg以上），蓄热过程能量损失小，

易与应用装置集成。

复合（组合）蓄热材料

石蜡-纤维织物类，石蜡-混凝土类等；硬脂酸-高密度聚乙烯类等；无机盐-陶瓷类，水合盐-混凝土类等。

快速吸热和放热-导热良好材料为骨架，骨架内充填相变蓄热材料。

便于应用和管理-用普通定形材料和固液相变材料形成定形相变复合结构材料，且对相变材料的腐蚀性、体积变化、破损流溢等问题也可很方便处理。

便于解决相变温度滞后和相变过程分层偏析等问题-通过将相变材料包裹在微元胞腔中，可很好地解决上述问题。

部分蓄热材料基本参数。

定形相变蓄热材料

石蜡

芒硝（十水硫酸钠，Na₂SO₄-10H₂O）

●语音讲解-元件与应用

 典型蓄热元件

目标

蓄热密度大，吸热放热速率快，稳定性好、不离析，无毒、无腐蚀、不燃，蓄放热时体积变化小，蓄能温度适宜，成本低，来源广，制备方便，应用安全，环境友好等。

蓄热球

蓄热块（板、墙等）

 典型蓄热应用

室内供暖

热水制取

冷热双蓄

当建筑面积不太大，且建筑附近有较多空间可利用时（如城郊或农村有院子的民居或工商业建筑等），可用土壤夏季蓄热，冬季蓄冷；以夏季蓄热为建筑为例，设建筑面积100m²，平均供暖热负荷5000W，设供暖季120天，供暖季共需热能：

5kW*24h/d*120d

=14400 kWh=51840 MJ

设土壤蓄热温度40℃，冬季可放热至30℃，土壤密度取1.65ton/m³，比热取2.1MJ/(ton.℃)，则所需的土壤体积约为：

51840 /(1.65 *2.1*(40-30))

=1496m³

设埋管深度为30m，则所需的场地面积约为：

1496/30=50 m²

利用土壤跨季节蓄热蓄冷时，要求该土壤区域没有明显的地下水流动。

蓄热衣物

废热远程利用

工业过程蓄热辅助加热

●研讨

调研身边采用蓄热技术的产品其特点。

调研新型蓄热材料及其特性？

调研新型蓄热元件及其特点？

分析典型场合蓄热技术与应用装置的集成方法？

分析蓄热原理、材料、元件及应用的发展方向？