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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划有机储热材料储热材料及其应用摘要：文章介绍了储热的主要分类及其原理，对存储材料分类，说明各类材料的特点。介绍了储热材料在工程中的应用和发展。关键词：存储材料；蓄能；蓄冷/热引言能源和环境问题的日益严重迫使人们不断开发清洁能源能源。风能、太阳能、地热能、生物能、海洋能等不断被人们开发研究。储热介质是一种能够储存能量并提高能源利用率起到环境保护作用的物质。储热介质为储热技术的核心，人们对其研究也在不断深入。储热技术已在太阳能利用、电力调峰、工业废热和余热的回收利用中广泛应用。1储热方法及
2、储热材料显热存储显热存储是指储热材料随着温度的升高或降低而吸热或放热的现象。显热存储介质普遍存在易得、化学性质稳定，但温度波动大。根据显热存储介质的形态可分为液体显热存储介质和固体显热存储介质。液体显热存储介质有乙醇、丙醇、丁醇异、丁醇辛烷和水。当储热温度较高时高压容器的费用很高，水则不适合做为存储介质。固体显热存储介质主要有岩石土壤金属类以及无机氧化物类。固体显热存储介质不和其他物质发生反应、不易腐蚀、便宜易得。固体显热存储主要有岩石床储热器和地下土壤储热器。潜热存储潜热存储是指物质由固到液、液到气或由固到气时吸收相变热，逆反应时释放相变热。按化学组成分为有机物类和无机物类。无机物类储热密度
3、大、腐蚀性小、成本低，是目前固-液存储主要的研究方向。广泛用于废热、余热回收和太阳能相变储能。无机物类分为水和盐类和熔盐类。水和盐类主要应用于中低温相变存储，其融化热大、热导率高、体积变化小。但因其易出现过冷和分层现象要加入防过冷剂和防相变分离剂。常用的无机水和盐相变材料主要有硫酸钠水合盐、三水醋酸钠等。常见的熔盐是硝酸盐、碳酸盐、氯化物和氟化物。其缺点是热导率低和腐蚀严重。有机相变材料在固态时易成型、腐蚀性小、化学性质稳定、便宜易得、不易出现过冷和分层。有机相变材料主要分为石蜡、酯酸类、多元醇类。石蜡的分子式为CnH2n+2，它由直链烷烃混合而成。其熔点和溶解热随着碳链的增加而增大，当n=1
4、236时的熔点为-12759。石蜡的热导率仅为/，密度小溶解时体积增大11%15%。酯酸类的分子式为CnH2n+2O2，其性能类似于石蜡类。多元醇适用于固-固相变蓄热，有机相变储热材料的应用1.太阳能供暖系统上的应用相变储热材料用于储热具有环保、高效、节能、安全等多项优势，非常适合于太阳能供暖系统储热，以替代传统的取暖设备。组合式相变储热单元换热器为方形结构，主要由钢板、7折流板、高密度聚乙烯管组成。内部结构由3个区构成，每个区内都有几十根高密度聚乙烯管，管外径25mm，壁厚，相变储热材料用石蜡封装在管内，每根管内都留有5%-10%的空余空间，用来避免储热材料受热膨胀将管胀裂。3个区内的石蜡相
5、变点温度值是不相同的，沿高温水流动方向依次降低，根据实际需要，各区之间相差-摄氏度。每个区内各有2块折流板，用以增加流体的扰动，提高换热效果，这种供暖系统在实际中已有应用。2.太阳能热水系统上的应用为了弥补太阳能受气候影响的缺陷，并降低运行费用，在低谷电时段运行电锅炉储热，被锅炉加热的高温热水循环流过储热水箱，储热水箱内的相变材料由固态变成液态，吸收大量的热；当连续阴雨天太阳能水箱温度无法达到设定温度时启动循环水泵，相变储热水箱开23始放热，相变材料由液态变成固态，放出大量的热，使太阳能水箱内水温升高。同常规热水箱比较，相变储热水箱储存等量的热量可以缩小体积50%同时减少散热面积，而且放热过程
6、平稳，优点十分明显。3.热泵干燥机组中的应用热泵干燥既能节约能量又可提高产品的质量。当干燥温度满足干燥要求后，热泵干燥机组往往通过排放掉一部分热量来维持干燥温度的稳定，这样降低了热泵干燥的能源利用效率。利用相变材料相变热效应，回收这部分能量，而且又在机组需要热量时将贮存的能量释24放给干燥空气，实验结果证明相变材料在热泵干燥机组中的应用具有明显的节能潜力。4.工业加热过程的应用在工业加热设备的余热利用系统中，传统的储热器通常是采用耐火材料作为吸收余热的储热材料，由于热量的吸收仅仅是依靠耐火材料的显热容变化，这种储热室具有体积大、造价昂贵、热惯性大、输出功率逐渐下降等缺点，在工业加热领域难以普遍
7、应用。相变储热系25统是一种可以替代传统储热器的新型余热利用系统，它主要利用物质在固液两态变化过程中潜热的吸收和释放来实现热能的贮存和输出，潜热与显热容相比较不仅包含有更大的能量，而且潜热的释放是在恒定温度下进行。与常规的储热室相比，相变储热系统体积可以减少30%-50%，因此，利用相变储热系统替代传统的储热器，不仅可以克服原有蓄热器的缺点，使加热系统在采用节能设备后仍能稳定地运行，而且有利于余热利用技术在工业加热过程的广泛应用。5.医药工业中的应用许多医疗电子治疗仪要求在恒温条件下使用，这样就需要利用温控储热材料来调节，使26仪器在允许的温度内工作。近年来国内市场有种热袋，相变材料是水合盐，
8、相变温度55摄氏度左右，利用一块金属片作为成核晶种材料，当用手挤压金属片时，使它的表面成为晶体生长中心，从而结晶放热，再配备某些具有活血作用的中药袋，从而达到理疗的作用，对于治疗类风湿等疾病具有一定的疗效。6.现代农业中的应用27温室在现代农业中举足轻重，它在克服恶劣的自然气候、拓展农产品品种、提高农业生产效率等方面具有重要的价值。温室的核心是控制适宜农作物生长的温、湿度环境，在这方面相变材料大有用武之地。将相变材料用于农业中温室的研究开始于上世纪的80年代。研究结果表明：相变材料不仅能为温室储藏能量，还具有自动调节温室内湿度的功能，能够有效节约温室的运行费用和能耗。7.纺织行业中的应用11在
9、纺织服装中加入相变材料可以增强服装的保暖功能，甚至使其具有智能化的内部温度调节功能。根据使用要求可以生产具有不同的相变温度的产品，相变储能纤维的智能调温机理是：当人体处于剧烈活动阶段会产生较多的热量，利用相变材料将这些热量储藏起来，当人体处于静止时期，相变材料储藏的热量又会缓慢地释放出来，用于维持服装内的温度恒定。8.相变储能复合材料在电子行业中的应用26近年来随着电子设备向高速、小型、高功率等方向发展，集成电路的集成度、运算速度和功率迅速提高，导致集成块内产生的热量大幅度增加。如果集成块产生的热量不能及时扩散，将使集成块的温度急剧上升，影响其正常运行，严重的还可能造成集成块烧坏。而如果在集成
10、块上应用相变材料，可以有效缓解其过热问题。因为相变材料在其发生相变过程中，在很小的温升范围内，吸收大量热量，从而降低其温度上升幅度。9.相变材料应用于相变储能墙体12建筑围护结构的相变墙体，是由适宜的相变材料与建材基体复合而成。这种墙体可充分利用夜间低价电蓄热，供次日白天作辅助热源，降低采暖系统的投资与能耗，改善室内环境。相变墙体的研制，选择合适的相变材料至关重要。在实际研制过程中，要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难。因此，人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大相变潜热的相变材料，而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素。近年来，国际上出现了一类新型相变材料定形相变储热材料。这类材料的出
11、现，使建筑行业中利用墙体储热成为可能。这类相变材料在相变前后均能维持原来的形状，它对容器要求很低，这就大大降低了相变储热系统的成本，而且某些性能优异的定形相变材料可以与传热介质直接接触，使换热效率得到很大提高。相变储热材料的制备与应用摘要：热能储存可以通过蓄热材料的冷却、加热、熔化、凝固。气化、化学反应等方式实现。它是一种平衡热能供需和使用的手段。热能储存按储热方式可分为三类，即显热储能、潜热储能和化学反应储热。关键词：相变；储热；复合材料一、相变材料在国内外的发展状况国外对相变储能材料的研究工作始于20世纪60年代。最早是以节能为目的，从太阳能和风能的利用及废热回收，经过不断的发展，逐渐扩展
12、到化工、航天、电子等领域。近年来最主要的研究和应用集中在建筑物的集中空调、采暖及被动式太阳房等领域。国外研究机构和科研人员对蓄热材料的理论研究工作，尤其是对蓄热材料的组成、蓄热容量随热循环变化情况、相变寿命、储存设备等进行了详细的研究，在实际应用上也取得了很大进展。相对于已经进入实用阶段的发达国家，我国在20世纪70年代末80年代初才开始对蓄热材料进行研究，所以国内相变储能材料的理论和应用研究还比较薄弱。上世纪90年代中期以来，国内研究重点开始转向有机相变材料和复合定形相变材料的研究开发。二、相变储热材料的分类从材料的化学组成来看，主要分为无机类相变材料和有机类相变材料，而在课堂上我们主要讲解
13、的是有机类相变材料。无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等无机物。与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点。其中石蜡类相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料的研究使用中受到广泛的重视。但石蜡类相变储能材料热导率较低，也限制了其应用范围。为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材料的缺点，同时改善相变材料的应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生。复合相变材料由较稳定的有机化合物和具有较高导热系数的无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定的化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小。同时它的导热能力较有机物有较大的改善
14、。(2)根据使用的温度不同又可以分为高、中、低温相变储热材料。一般使用温度高于100的相变储热材料称为高温相变储热材料。以熔融盐、氧化物和金属及其合金为主。使用温度低于100为中、低温相变储热材料，这类相变材料以水合盐、石蜡类、脂酸类为主，在低温类中也有利用液-气相变型的，如液氮、氦。从蓄热过程中材料相态的变化方式来看，可分为固液、固气、液气、固固四种相变。由于固气和液气两种方式相变是有大量气体产生，使材料的体积变的很大，所以实际中很少采用这两种方式。三、相变材料的分类选择因素合适相变温度；较大的相变潜热；合适的导热性能；性能稳定，可反复使用而不发生熔析和副反应；相变的可逆性，过冷度要尽量小；
15、符合绿色化学要求:无毒、无腐蚀、无污染；使用安全、不易燃。易爆或氧化；蒸汽压要低使之不易挥发损失；材料密度较大，从而确保单位体积储热密度较大；体积膨胀较小；成本低廉，原料易得。实用型的相变储热材料需要满足以上各项基本原则，但选用时也可以结合实际的应用情况，在满足主要条件之下，采用一定的技术和手段来克服其缺点和不足。四、相变材料的应用领域在太阳能方面的应用太阳能清洁、无污染，而且取用方便。利用太阳能是解决能源危机的重要途径之一。但是到达地球表面的太阳辐射能量密度偏低，且受到地理、季节、昼夜及天气变化等因素的制约，表现出稀薄性、间断性和不稳定性等特点。为了保证供热或供电装置的稳定不问断的运行，需要利用相变储能装置，在能量富裕时储能，在能量不足时释能。在工业余热方面的应用在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等部门都有大量的各式高温窑炉，它们的能耗非常之大，但热效率通常低于30，节能的重点是回收烟气余热。传统的做法是利用耐火材料的热熔变化来储热，这种储热设备的体积大、储热效果不明显。如果改用相变储热系统，则储热设备体积可减小3050，同时可节能1545，还可以起到稳定
