《相变颗粒材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相变颗粒材料（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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相变颗粒材料随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，相应地建筑能耗也增加，造成能源消耗过快，环境污染加剧。如何在维持可持续发展的前提下，使用最低能耗达到居住环境舒适度最大化已成为建筑节能领域里研究的热点。通过用相变储能建筑材料构筑的建筑围护结构，可以降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖或空调不用或者少用能量，提高能源利用效率，并降低能源的运行费用。相变材料是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质，储热系统按照储热方式不同可以分为显热储热、潜热储热和化学反
2、应储热三类。与显热储能材料相比，PCM具有储能密度大，效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点，因而可以应用于很多领域，如太阳能利用、废热回收、智能空调建筑物、调温调湿、工程保温材料、医疗保健与纺织行业等方面。但化学反应热蓄热虽然具有储能密度大的特点，但应用技术和工艺太复杂，目前只能在太阳能利用研究领域受重视，离实际的应用还很远，因此PCM成为了热能储存的主要应用方式。相变材料的蓄热机理与特点相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要
3、散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。其中，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；近年来，复合相变储热材料应运而生，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。因此，研制复合相变储热材料已成为储热材料领域的热点研究课题。但是
4、混合相变材料也可能会带来相变潜热下降，或在长期的相变过程中容易变性等缺点。相变储能建筑材料相变储能建筑材料兼备普通建材和相变材料两者的优点，能够吸收和释放适量的热能；能够和其他传统建筑材料同时使用；不需要特殊的知识和技能来安装使用蓄热建筑材料；能够用标准生产设备生产；在经济效益上具有竞争性。相变储能建筑材料应用于建材的研究始于1982年，由美国能源部太阳能公司发起。20世纪90年代以PCM处理建筑材料的技术发展起来了。随后，PCM在混凝土试块、石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾。1999年，国外又研制成功一种新型建筑材料固液共晶相变材料，在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料，可
5、以保持室内温度适宜。另欧美有多家公司利用PCM生产销售室外通讯接线设备和电力变压设备的专用小屋，可在冬夏天均保持在适宜的工作温度。此外，含有PCM的沥青地面或水泥路面，可以防止道路、桥梁、飞机跑道等在冬季深夜结冰。相变材料与建筑材料的复合工艺PCM与建材基体的结合工艺，目前主要有以下几种方法：将PCM密封在合适的容器内。将PCM密封后置入建筑材料中。通过浸泡将PCM渗入多孔的建材基体。将PCM直接与建筑材料混合。将有机PCM乳化后添加到建筑材料中。国内建筑节能知名企业北京振利高新技术公司成功地将不同标号的石蜡乳化，然后按一定比例与相变特种胶粉、水、聚苯颗粒轻骨料混合，配制成兼具蓄热和保温的可用
6、于建筑墙体内外层的相变蓄热浆料。试验楼的测试工作正在进行中。同时在开发的还有相变砂浆、相变腻子等产品。相变材料在建筑围护结构中的应用现代建筑向高层发展，要求所用围护结构为轻质材料。但普通轻质材料热容较小，导致室内温度波动较大。这不仅造成室内热环境不舒适，而且还增加空调负荷，导致建筑能耗上升。目前，采用的相变材料的潜热达到170J/g甚至更高，而普通建材在温度变化1时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量。因此，复合相变建材具有普通建材无法比拟的热容，对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。相变材料的选择用于建筑围护结构的相变建筑材料的研制，选择合适的相变材料至关重要，应具有以下
7、几个特点：熔化潜热高，使其在相变中能贮藏或放出较多的热量；相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少；有合适的相变温度，能满足需要控制的特定温度；导热系数大，密度大，比热容大；相变材料无毒，无腐蚀性，成本低，制造方便。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。就目前来说，现存的问题主要在相变储能建筑材料耐久性以及经济性方面。耐久性主要体现在三个方面：相变材料在循环过程中热物理性质的退化问题；相变材料易从基体的泄漏问题；相变材料对基体材料的作用问题。经济性主要体现在：
8、如果要最大化解决上述问题，将导致单位热能储存费用的上升，必将失去与其他储热法或普通建材竞争的优势。相变储能建筑材料经过20多年的发展，其智能化功能性的特点勿容置疑。随着人们对建筑节能的日益重视，环境保护意识的逐步增强，相变储能建筑材料必将在今后的建材领域大有用武之地，也会逐渐被人们所认知，具有非常广阔的应用前景。中文名相变材料外文名PCM-PhaseChangeMaterial作用能量转换运用人类生活各方面代表人物基本简介概述相变材料可分为有机和无机(Inorganic)相变材料。亦可分为水合相变材料和蜡质(ParaffinWax)相变材料。我们最常见的相变材料非水莫属了，当温度低至0C时，水
9、由液态变为固态。当温度高于0C时水由固态变为液态。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量，而在溶解过程中吸收大量的热能量。冰的数量越大，溶解过程需要的时间越长。这是相变材料的一个最典型的例子。从以上的例子可看出，相变材料实际上可作为能量存储器。这种特性在节能，温度控制等领域有着极大的意义。因此，相变材料及其应用成为广泛的研究课题。有机相变材料和无机相变材料的最大区别在于运用到建筑材料等方面耐久性和防火性的差异，后者多优于前者。蓄热机理与特点相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当
10、相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。其中，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；复合相变储热材料的应运而生，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。因此，研制复合相变储热材
11、料已成为储热材料领域的热点研究课题。但是混合相变材料也可能会带来相变潜热下降，或在长期的相变过程中容易变性等缺点。什么是相变物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应，物质有固相、液相、气相。一级相变在发生相变时，有体积的变化同时有热量的吸收或释放，这类相变即称为“一级相变”。例如，在1个大气压0的情况下，1千克质量的冰转变成同温度的水，要吸收千卡的热量，与此同时体积亦收缩。所以，冰与水之间的转换属一级相变。二级相变在发生相变时，体积不变化的情况下，也不伴随热量的吸收和释放，只是热容量、热膨胀系数和等温压缩
12、系数等的物理量发生变化，这一类变化称为二级相变。正常液态氦与超流氦之间的转变，正常导体与超导体之间的转变，顺磁体与铁磁体之间的转变，合金的有序态与无序态之间的转变等都是典型的二级相变的例子。广泛应用航天由于外太空温度属于极寒或极热环境，对宇航员、航天器的保护要求非常严格，普通材料无法适应恶劣条件，因此，需要特殊材料进行保护。美国和前苏联科学家首先研制出相变材料，使得宇航员的服装、返回舱外壳等得以应用。该技术一直处于垄断地位。我国进入21世纪以来，经过科学家的不断努力，已经克服了关键技术部分，开始进行实际运用。1文献综述相变蓄热材料相变蓄热材料的研究背景随着全球能源形势的日益紧张，节能与环保受到
13、世界各国越来越多的重视。但是由于能源的供给与需求具有较强的时间性和空间性，在许多能源利用系统中(如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、余热废热利用系统等)存在着供能和耗能之间的不协调性(失配)，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。例如：在不需要热时，却有大量热的产生，有时候供应的热却有很大一部分作为余热被损失掉，这些都需要一种类似于储水池储水一样的物质把热量储存起来，需要时再释放出来，这样的物质称为热能储存材料(蓄热材料)。人们对蓄热材料，特别是相变蓄热材料的认识和研究是近几十年的事情。二十世纪二十年代以来，特别是七十年代能源危机的影响，相变蓄热的基础和应用技术研究在发达国家
14、迅速崛起，并得到不断的发展，日益成为受人重视的新材料。在太阳能利用、电力的“削峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑采暖与空调的节能领域具有广泛的应用前景，近年来已成为世界范围的研究热点。相变储能材料作为储能技术的基础，在国内外得到了极大的发展。相变蓄热材料的分类根据蓄热材料的化学组成分类(1)无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金。结晶水合盐通常是中、低温相变蓄能材料中重要的一类，价格便宜，体积蓄热密度大，熔解热大，熔点固定，热导率比有机相变材料大，一般呈中性，且工作温度跨度比较大，更重要的是可在高温下进行蓄热。例如KNO3-NaNO3熔盐、K2CO3-Na2CO3熔盐
15、、CaCl26H2O、Na2HPO412H2O、Na2CO310H2O、Na2SO45H2O等1。但其在使用过程中会出现过冷、相分离等不利因素，严重影响水合盐的广泛应用2-3。(2)有机相变材料主要包括石蜡,脂肪酸、某些高级脂肪烃、醇、羧酸及盐，包括石蜡类、非石蜡类、某些聚合物等。大部分的脂肪酸都可以从动植物中提取,其原料具有可再生和环保的特点,是近年来研究的热点。其他还有有机类的固-固相变材料,如高密度聚乙烯,多元醇等。这种材料发生相变时体积变化小,过冷度轻,无腐蚀,热效率高,是很有发展前途的相变材料4。(3)复合材料蓄热主要是指相变材料和高熔点支撑材料组成混合储热材料的蓄热方式。与普通固-液相变材料相比，它不需要封装器具，减少了封装成本和封装难度，避免了材料泄漏的危险，增加了材料使用的安全性，减小了容器的传热热阻，有利于相变材料与传热流体间的换热，例如定形石蜡丸、表面交联型HDPE5。材料的复合化可将各种材料的优点集合在一起,制备复合相变材料是潜热蓄热材料的一种必然的发展趋势。根据蓄热方式进行分类(1)显热蓄热是通过蓄热材料的温度的上升或下降来储存热能。这种蓄热方式原理简单、技术较成熟、材料来源丰富及成本低廉，因此广泛地应用于化工、冶金、热动等热能储存与转化领域。常见的显热蓄热
