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1、1一类特制引引 言言 人类进入工业社会以来，传统能源正在以惊人的速人类进入工业社会以来，传统能源正在以惊人的速度消耗，人类正面临着前所未有的能源危机，日益恶化度消耗，人类正面临着前所未有的能源危机，日益恶化的环境使人类意识到节约能源，寻找新能源，保护环境的环境使人类意识到节约能源，寻找新能源，保护环境的重要性。因此，人们要研究和利用可再生能源。可再的重要性。因此，人们要研究和利用可再生能源。可再生能源中太阳能、风能、生物质能等都是传统能源的替生能源中太阳能、风能、生物质能等都是传统能源的替代品，但是这些能源存在间歇性、波动性等缺点。为了代品，但是这些能源存在间歇性、波动性等缺点。为了解决这些问
2、题解决这些问题, ,可利用相变储能材料的特性实现能量的可利用相变储能材料的特性实现能量的时间空间转换。时间空间转换。2一类特制 概概 论3一类特制 相变储能材料（简称相变储能材料（简称PCMsPCMs）是一种特殊功能）是一种特殊功能的材料，其在等温或近似等温的情况下发生相变，并的材料，其在等温或近似等温的情况下发生相变，并伴随着较大能量的吸收和释放。伴随着较大能量的吸收和释放。定定义4一类特制相相变储能材料的能材料的发展展目前文献中最早应用相变储能材料目前文献中最早应用相变储能材料PCMsPCMs的实例是的实例是19451945年年美国波士顿郊区的一所建筑物，采用水合盐类制作的太阳能集美国波士
3、顿郊区的一所建筑物，采用水合盐类制作的太阳能集热器成功使用了两年。国际上对于相变储能材料的研究始于上热器成功使用了两年。国际上对于相变储能材料的研究始于上世纪世纪7070年代，研究对象是结晶水合盐。年代，研究对象是结晶水合盐。8080年代到年代到9090年代，美国年代，美国DowDow化学公司科学家对除水和冰外近化学公司科学家对除水和冰外近2000020000种相变材料进行研究，种相变材料进行研究，其中有其中有500500种可用于相变储能材料，只有种可用于相变储能材料，只有200200种天然或合成材料种天然或合成材料有实际应用价值，能同时具备环保、低价，用于民用的材料种有实际应用价值，能同时具
4、备环保、低价，用于民用的材料种类更加稀少。类更加稀少。5一类特制相变材料的研究现状相变材料的研究现状从从2020世纪世纪9090年代以来，对相变材料的开年代以来，对相变材料的开发，已逐步进入实用性阶段。相变材料研究主要发，已逐步进入实用性阶段。相变材料研究主要分为两个方向：相变材料的筛选和改进；相变材分为两个方向：相变材料的筛选和改进；相变材料封装技术。料封装技术。6一类特制（一）相（一）相（一）相（一）相变变材料的分材料的分材料的分材料的分类类 从化学成分上分为无机相变材料、有机相变材从化学成分上分为无机相变材料、有机相变材料、料、复合有机相变材料复合有机相变材料7一类特制相变材料的筛选和改
5、进相变材料的筛选和改进无机相变材料无机相变材料 主要包括结晶水合盐类主要包括结晶水合盐类、金属合金类、金属合金类，优点，优点是是熔化热大、热导率熔化热大、热导率高、相变时体积变化小高、相变时体积变化小，缺点缺点是是具有腐蚀性、相变过程中存在过冷和具有腐蚀性、相变过程中存在过冷和相分离相分离有机相变材料有机相变材料 主要包括主要包括石蜡、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等石蜡、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等，优点是，优点是具具有合适的相变温度、较高的相变焓，且无毒、无腐蚀性有合适的相变温度、较高的相变焓，且无毒、无腐蚀性，缺点是，缺点是其热其热导率较低，相变过程中传热性能差。近年来，国内外主要研
6、究了石蜡导率较低，相变过程中传热性能差。近年来，国内外主要研究了石蜡烃、脂肪酸、多元醇类等有机相变材料。正烷烃的熔点接近人体舒适烃、脂肪酸、多元醇类等有机相变材料。正烷烃的熔点接近人体舒适温度，其相变焓大，但正烷烃价格较高，且会在材料表面结霜；脂肪温度，其相变焓大，但正烷烃价格较高，且会在材料表面结霜；脂肪酸价格较低，相变焓小，单独使用时需要很大量才能达到调温效果；酸价格较低，相变焓小，单独使用时需要很大量才能达到调温效果；多元醇是具有固定相变温度和相变焓的固固相变材料，但其价格高。多元醇是具有固定相变温度和相变焓的固固相变材料，但其价格高。8一类特制相变材料的筛选和改进相变材料的筛选和改进复
7、合有机相变材料复合有机相变材料由于由于无机类或有机类相变材料存在的缺点，近年来，无机类或有机类相变材料存在的缺点，近年来，研制研制新型新型二元或多元复合复合相变材料已成为相变材料领域二元或多元复合复合相变材料已成为相变材料领域的的全球全球研究热点。研究热点。在我国，目前为止，各省市化工研究院在我国，目前为止，各省市化工研究院（所）积极开展复合相变储能材料的研发，发表了近万篇的（所）积极开展复合相变储能材料的研发，发表了近万篇的论文，申请的相关专利论文，申请的相关专利259259个。个。9一类特制相相变储能材料的能材料的应用用领域域PCMsPCMs在航空航天、日常生活等领域逐步开展在航空航天、日
8、常生活等领域逐步开展起来，近年来研究热点主要集中在民用，比较典型起来，近年来研究热点主要集中在民用，比较典型的有几大类的有几大类10一类特制太阳能领域太阳能领域 将组合相变材料用于吸热其模型，能够减少工质温度的将组合相变材料用于吸热其模型，能够减少工质温度的波动，提高吸热气的效率；波动，提高吸热气的效率；纺织行业纺织行业 在纺织纤维中添加微胶囊相变材料可以提高服装的保温在纺织纤维中添加微胶囊相变材料可以提高服装的保温性能，用于维持服装内温度的稳定；性能，用于维持服装内温度的稳定；建筑领域建筑领域 利用相变材料可以有效地推迟温度波动通过建筑物的传利用相变材料可以有效地推迟温度波动通过建筑物的传播
9、，提高建筑物的热惯性播，提高建筑物的热惯性11一类特制军事领域军事领域 将相变材料以涂料或遮障的像是用于军事目标上，将相变材料以涂料或遮障的像是用于军事目标上，通过改变、调节相变材料的组成、含量等，使其竟可通过改变、调节相变材料的组成、含量等，使其竟可能的吸收目标放出的热量，使军事目标的温度与周围能的吸收目标放出的热量，使军事目标的温度与周围环境温度相同。环境温度相同。运输业运输业 例如对药物、药品、生物液体、生物样本、人类例如对药物、药品、生物液体、生物样本、人类器官的运输温度控制可以温控的集装箱等。器官的运输温度控制可以温控的集装箱等。12一类特制海卡智能海卡智能调温分子温分子13一类特制
10、海卡品牌海卡品牌海卡海卡是是巨龙博方科学研究院开发巨龙博方科学研究院开发生产的一生产的一种种智能材料，智能材料，海又称为海量海又称为海量（英文名称：英文名称：seasea）；）；卡卡是能量单位是能量单位，（卡路里（卡路里，由英文由英文CalorieCalorie音译音译而来，而来，简称卡，缩写为简称卡，缩写为calcal）；海水的热；海水的热容量容量对对地球温度地球温度有着显著的调节作用有着显著的调节作用。海卡意为：海量。海卡意为：海量的调节温度，像海洋水一样合理调节平衡人们温的调节温度，像海洋水一样合理调节平衡人们温度舒适度。度舒适度。14一类特制海卡海卡历史史 北京巨龙博方科学研究院是我北
11、京巨龙博方科学研究院是我国较早开展相变储能材料研发的科国较早开展相变储能材料研发的科研机构，上世纪研机构，上世纪8080年代末便开始相年代末便开始相关材料的科研工作。于关材料的科研工作。于9090年代初提年代初提供原料及技术支持给当时的中国航供原料及技术支持给当时的中国航天第一研究院，服务于我国的航天天第一研究院，服务于我国的航天计划。智能调温分子这一重大科研计划。智能调温分子这一重大科研成果的应用解决了太空舱及宇航服成果的应用解决了太空舱及宇航服调温控温的难题，为神州五号及神调温控温的难题，为神州五号及神州六号的顺利升空提供了有力保障。州六号的顺利升空提供了有力保障。15一类特制 十一五期十
12、一五期间，海卡智能，海卡智能调温分子技温分子技术作作为国家一国家一项重点推广重点推广项目，开展了国家目，开展了国家基基础建建设及各个民用及各个民用领域研域研发工作。工作。16一类特制海卡智能海卡智能调温分子技温分子技术优势 随着技术水平的提高，海卡智能调温分子随着技术水平的提高，海卡智能调温分子技术在工艺、结构方面日趋成熟，并始终处于技术在工艺、结构方面日趋成熟，并始终处于国内国际相变储能材料研发的领先水平。主要国内国际相变储能材料研发的领先水平。主要表现在以下几方面表现在以下几方面17一类特制1. 1. 相变材料相变材料的选择符合生态要求，可持的选择符合生态要求，可持续发展：海卡智能调温分子
13、化学和物理特性续发展：海卡智能调温分子化学和物理特性稳定，无毒害，无腐蚀性稳定，无毒害，无腐蚀性2. 2. 制备制备技术技术先进：采用熔融挤出法、高先进：采用熔融挤出法、高聚合物包裹技术制备出定形相变微囊材料。聚合物包裹技术制备出定形相变微囊材料。相变焓值可根据应用领域随意控制相变焓值可根据应用领域随意控制18一类特制3.3.海卡智能调温分子膨胀收缩性小，但相变焓海卡智能调温分子膨胀收缩性小，但相变焓值可达到惊人的值可达到惊人的210j/g210j/g，应用领域更加广泛，应用领域更加广泛4.4.导热性好，相变速度快，相变可逆性好导热性好，相变速度快，相变可逆性好5. 5. 原材料主要来自于植物
14、，容易获得，成本较低。原材料主要来自于植物，容易获得，成本较低。19一类特制海卡最海卡最优配方得到的配方得到的产品品DSCDSC图，海卡每公斤，海卡每公斤储存存201201千焦耳千焦耳热量（量（kj/kg)kj/kg)海卡海卡DSCDSC图图20一类特制技技术原理及特点原理及特点智能调温分子具有一种特性，它能透过短波（太阳辐射热），不智能调温分子具有一种特性，它能透过短波（太阳辐射热），不能透过长波（常温和低温物体表面辐射热），太阳辐射热只能被海卡智能透过长波（常温和低温物体表面辐射热），太阳辐射热只能被海卡智能调温分子吸收，外界低温时辐射热不会流失，形成相变贮能又称为潜能调温分子吸收，外界低
15、温时辐射热不会流失，形成相变贮能又称为潜热式贮能，其基本原理是利用纯物质或混合物发生相态变化或结构转变热式贮能，其基本原理是利用纯物质或混合物发生相态变化或结构转变时要吸收时要吸收/ /释放能量而进行贮释放能量而进行贮/ /放能。放能。作用原理作用原理21一类特制特点特点1. 1. 贮能密度大，即可以用很小的体积贮存很多贮能密度大，即可以用很小的体积贮存很多 的能量；的能量；2. 2. 贮贮/ /放能过程是在恒温或近于恒温条件下进行放能过程是在恒温或近于恒温条件下进行3. 3. 贮贮/ /放能的速率具有可控性放能的速率具有可控性22一类特制海卡智能海卡智能调温分子技温分子技术应用用 海卡智能调
16、温分子原材料来源于植物纤维，是一种环海卡智能调温分子原材料来源于植物纤维，是一种环保的有机分子，它的产品特性决定了可以广泛应用到各个保的有机分子，它的产品特性决定了可以广泛应用到各个领域。在降低能源消耗、降低有害气体排放、提高人们质领域。在降低能源消耗、降低有害气体排放、提高人们质量，构建和谐社会等方面将会发挥巨大作用。量，构建和谐社会等方面将会发挥巨大作用。23一类特制交通运交通运输( (汽汽车篇篇) )24一类特制 汽汽车车早早已已成成为为人人们们日日常常生生活活中中重重要要的的交交通通工工具具，在在夏夏季季和和冬冬季季驾驾驶驶时时都都不不可可避避免免的的开开启启车车用用空空调调，否否则则
17、车车内内夏夏季季高高达达7070度度的的高高温温及及冬冬季季2 2度度的的低低温温将将导导致致无无法法正正常常驾驾驶驶，驾驾驶驶时时间间愈愈长长，汽汽车车排排放放的的有有害害气气体体愈愈多多，对对人人们们健健康康威威胁愈大。胁愈大。 智智能能调调温温分分子子在在汽汽车车上上的的应应用用将将从从根根本本上上改变当前现状。改变当前现状。25一类特制研究表明，汽车玻璃是传导冷热源，导致汽车驾驶研究表明，汽车玻璃是传导冷热源，导致汽车驾驶室温度变化的最主要原因：红外光是热源，无论你需不需室温度变化的最主要原因：红外光是热源，无论你需不需要，它都大方地给你加热。在夏日阳光暴晒下的汽车表面要，它都大方地给
18、你加热。在夏日阳光暴晒下的汽车表面温度一般可达温度一般可达60607070度。红外线会部分穿透玻璃（玻璃本度。红外线会部分穿透玻璃（玻璃本身会反射部分光线）直入车厢内部加热，汽车前挡、侧窗、身会反射部分光线）直入车厢内部加热，汽车前挡、侧窗、后挡都是它的入口。后挡都是它的入口。 海卡智能调温分子可以附着在汽车玻璃表面，反射掉海卡智能调温分子可以附着在汽车玻璃表面，反射掉98%98%以上的红外光，经冲刷可长达以上的红外光，经冲刷可长达1010年之久。通过以下实验年之久。通过以下实验进一步说明进一步说明26一类特制玻璃玻璃对比比试验（透明度比（透明度比较）相相变玻璃玻璃 相相变玻璃玻璃 27一类特
19、制 玻璃玻璃对比比实验 智能分子玻璃智能分子玻璃 中空玻璃中空玻璃 普通玻璃普通玻璃28一类特制能量玻璃能量玻璃对比比实验台台29一类特制试验方法方法 用同种热源（用同种热源（275W/220V275W/220V）分别对同样）分别对同样初始温度、三种不同的玻璃进行同样程度的照射，初始温度、三种不同的玻璃进行同样程度的照射，光源与玻璃的垂直距离为光源与玻璃的垂直距离为130mm130mm。定时用红外测。定时用红外测温仪测定玻璃中心表面温度。温仪测定玻璃中心表面温度。 将玻璃照射一定时间将玻璃照射一定时间(20min)(20min)后，关闭热后，关闭热源，室温下（源，室温下（2424）玻璃自然冷却
20、。定时记录升）玻璃自然冷却。定时记录升温和降温过程中三种玻璃温度的变化。温和降温过程中三种玻璃温度的变化。30一类特制照射时间照射时间 min相变玻璃相变玻璃中空玻璃中空玻璃普通玻璃普通玻璃023.323.323.323.323.323.3129.829.8393944.844.8230.430.441.341.349.649.6337.237.246.146.159.659.6439.839.849.549.561.961.9540.740.761.561.574.774.7实验数据31一类特制液液态智能分子玻璃智能分子玻璃对比比32一类特制实验结果果实验证明，智能分子玻璃的温度变化速率实验
21、证明，智能分子玻璃的温度变化速率最小。照射最小。照射20min20min，三种玻璃的最高温度分别为，三种玻璃的最高温度分别为68.168.1，86.586.5，117.6117.633一类特制1玻璃中海卡智能调温分子有明显的温度调节作用2海卡智能调温分子在相同条件下，海卡太阳能调温空调玻璃的升温速率和降温速率都低于中空玻璃和普通平板玻璃。 智能智能调温分子玻璃温度温分子玻璃温度变化小是利用了海卡在相化小是利用了海卡在相变过程中吸收大量程中吸收大量热量温度基本保持不量温度基本保持不变特性特性实验结论实验结论34一类特制 太太阳阳能能建建筑筑是是所所有有建建筑筑师师的的梦梦想想。海海卡卡智智能能调
22、调温温分分子子的的应应用用，让让老老百百姓姓窗窗户户成成为为新新型型太太阳阳能能建建筑筑集集热热系系统统成成为为可可能。能。 目目前前的的太太阳阳能能建建筑筑集集热热还还都都停停留留在在太太阳阳能能热热水水器器体体系系中中，由由于于能能效效比比低低，占占地地面面积积大大，成成本本高高且且在在北北方方冬冬季季无无法法使使用用，即即便便用用于于洗洗浴浴也也需需要要用用电电能能（或或其其他他能能源源加热）达不到预期目标加热）达不到预期目标 太太阳阳能能大大容容量量贮贮存存是是我我们们研研究究重重点点，太太阳阳能能建建筑筑集集热热系系统统是是世世界界性性难难题题，海海卡卡智智能能调调温温分分子子让让建
23、建筑筑师师将将太太阳阳能能和和大大自自然然引引入入建建筑筑室室内内环环境境成成为为可可能能，真真正正意意义义上上实实现现了了太太阳阳能能与与建建筑筑一一体体化化，海海卡卡海海卡卡智智能能调调温温分分子子属属国国际领先技术。际领先技术。 应用应用35一类特制应用应用 门门窗窗的的能能耗耗是是建建筑筑节节能能最最薄薄弱弱环环节节。窗窗户户热热损损失失约约占占建建筑筑墙墙体体的的4141；玻玻璃璃幕幕墙墙热热损损失失占占建建筑筑墙墙体体的的9595；海海卡卡智智能能调调温温分分子子储储存存器器窗窗技技术术使使建建筑筑室室内内温温度度合合理理平平衡衡，从根本上降低能耗。从根本上降低能耗。36一类特制
24、太阳能建筑防热御寒来自太阳能，房屋各种部件具有双重功能，窗户在普通房间是采光部件，在太阳房中兼有集热平衡温度作用；墙体、地面在太阳房中也同样兼有蓄热平衡温度作用。应用配套37一类特制海卡智能调温分子加入现有的建筑材料中，包括保温砌块、砂浆、腻子和石膏板等，在白天吸收热量、夜晚释放热量。海卡智能调温空调玻璃特性，太阳的辐射热透过玻璃被海卡吸收，海卡辐射的热不会通过玻璃反射到外面。 屋顶集热主要 用于夏季降温，地面集热主要用于冬季储存太阳能供暖。窗技术墙技术屋顶地面应用配套38一类特制智能调温分子蓄热电加热地板智能调温分子蓄热电加热地板 利用相变材料储存夜间廉价电热，白天放出给房间供暖。相变材料蓄
25、热能力强，蓄放热过程近似等温过程。应用配套39一类特制特点特点1. 地板采暖主要利用地面辐射，人可同时感受到辐 射和对流加热的双重效应，更加舒适；2. 在大跨度空间中容易布置，运行管理简单；3. 运行费用低于无蓄热电热供暖方式，在实行峰谷电价的地区，利用低谷廉价电运行，可大大降低电采暖的电费开支，并缓解电网峰谷差；4. 相变过程中无泄漏，安全可靠。40一类特制国外国外节能住宅的能住宅的发展展l英国政府1986年开始节能型住宅比传统住宅在能量消耗上的花销要减少75。l美国的住宅几乎全部为三层以下。法律中有明确规定，若要盖三层以上的住宅，要经过非常繁杂的审批手续。l由于住房是美国家庭的重要组成部分
26、，而且又是采取分户供暖措施，所以房屋本身的节能水平是一个非常重要的指标。l在美国，住宅的建造交工不需要政府验收，房屋承建商自检质量和节能验收很重要，房屋质量和节能指标主要依靠承建商对信誉的高度负责和重视来保障。41一类特制效益分析效益分析 231免费的自然冷热源改善免费的自然冷热源改善建筑生活环境是建筑的建筑生活环境是建筑的最高境界，太阳能是一最高境界，太阳能是一种最自然的清洁可再生种最自然的清洁可再生能源，在所有的可再生能源，在所有的可再生能源中，太阳能分布最能源中，太阳能分布最广，获取最容易。广，获取最容易。集热元素的实用价值在集热元素的实用价值在于就像太空衣、太空舱于就像太空衣、太空舱一
27、样作用在建筑物窗户一样作用在建筑物窗户上，不需要增加任何外上，不需要增加任何外围设备（如传统的太阳围设备（如传统的太阳能热水器等），建筑窗能热水器等），建筑窗户实现了采光、集热供户实现了采光、集热供暖和建筑装饰三位一体暖和建筑装饰三位一体海卡大容量、长时间地海卡大容量、长时间地贮存太阳能，在太阳能贮存太阳能，在太阳能不足时释放出大量热量不足时释放出大量热量以满足生活用能连续和以满足生活用能连续和稳定供应的需要。告别稳定供应的需要。告别太阳能热水器有利于抗太阳能热水器有利于抗震抗风，使用简单低碳震抗风，使用简单低碳节能等技术优势和为用节能等技术优势和为用户节省费用经济优势得户节省费用经济优势得到
28、客户重视。到客户重视。42一类特制l太阳能建筑改变人们生活方式l城市温度降低10l避免空调病l减少空气污染没有热排放 良性循环少用空调 摆脱空调夏季利用凉爽的空气供冷冬季充分利用太阳能供暖染染展展 望望43一类特制纺织工业篇44一类特制 海卡添加到植物原料提取的纤维中赋予所有纺织品智能温度调节功能，当环境温度高于生理零度1吸收热量，当环境温度低于生理零度时释放潜热2。1生理零度：就温度而言，使人既不感到热，又不觉得冷的温度称为“生理零度”。生理零度是人感觉最舒适的温度，不同的人会有不同的生理零度。2 1757年，苏格兰化学家布莱克指出温度与热量的不同，发现“潜热”：冰缓慢加热熔化时，温度不变（
29、比如在冰熔解成水和水沸腾变成蒸汽的过程中，只吸收热量，温度并不升高的事实），解释热量守恒现象。科技发明价值45一类特制 人是恒温动物，海卡调温纤维感知人体生理零度贴近人体皮肤温度舒适度3调节平衡温度，使我们的服装床品与人体皮肤微气候得到质的改善。3 人体皮肤温度比体温低5左右，人体皮肤与服装微气候（323）、湿度（5215）%、温暖适宜。46一类特制实验证明：海卡智能调温分子调节过程近于恒温47一类特制 海卡智能调温粘胶纤维已经通过了中国纺织工业协会的国家科技成果鉴定，属于国内首创国际领先的创新性产品；国家“十一五”纺织行业急需推广技术。科研成果地位48一类特制 1 交通运输工业用纺织品：汽车
30、、火车、飞机、船舶等内 部装饰材料； 2 家饰家装纺织品：床品被褥（四件套）、壁布、窗帘以及坐垫、靠枕；装修装饰壁布墙纸； 3 特种服装服饰：特种防护服、消防战斗服、防弹服内衬、运动服、商务服饰、美体健身衣、帽子、丝袜和运动袜等； 4 鞋类纺织品：冬季防寒鞋、夏季防汗鞋、面布、中底和衬里等； 5 生物医用纺织品：新生儿恒温睡袋、防护服、手术衣。 海卡在纺织上的应用49一类特制 海卡调温纤维开辟纺织材料新时代，对人们（特别是儿童）来说，炎热和寒冷不再可怕，“享受四季”不再是空谈。海卡给人们的生活带来进步和享受。50一类特制海卡正在改变我们的生活婴儿睡袋内 衣汽车座椅空调被51一类特制农业生产篇5
31、2一类特制海卡在农业温室大棚的应用 温室的种类很多，根据不同的屋架材料、采光材料、外形及加温度条件等又可分为很多种类。海卡智能调温分子可广泛应用于温室的玻璃、塑料、墙体及支撑结构 53一类特制 综上所述，海卡智能调温分子技术涉及众多领域,它不但填补了国内空白，而且在国际上处于领先地位。目前，该项技术仅仅是尝试性进入市场，远未达到饱和，市场空间潜力巨大。具备了一个好项目的全部前期特性，投资前景广阔。 同时，随着该项技术的普及应用，随之减少的是城市温室效应及碳排放量。增加的是人们舒适高质量的生活环境。是利国利民，构建和谐社会的益事，必将带来更加深远的社会效益，造福后代。结束语54一类特制谢谢观赏Thank you watch55一类特制
