相变蓄热活动地板PPT课件

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3.相变材料在暖通空调领域的应用
相变材料在暖通空调领域的应用主要分为两大 类:
一类是将相变材料与建筑围护结构结合, 如墙 体、天花板、地板等, 以下简称相变墙体材料;
另一类是将相变材料应用在供暖、空调系统中, 以下简称为系统相变材料。
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3.1相变墙体材料
墙体作为建筑的围护结构之一, 对室内的热环 境起着至关重要的作用, 通过墙壁的不稳定导热是 增强或削弱传热过程的主要环节。常用的建筑材料 热容比较小, 增加墙壁厚度固然可以使室内温度趋 于平稳, 但是会大大增加投资, 而相变材料在融化 或凝固过程中温度几乎不变, 同时可以吸收或释放 大量的潜热, 将相变材料与建筑材料结合形成复合 相变储能建筑材料, 这种材料兼具普通建筑材料与 相变材料两者的优点, 在一定范围内, 其热容是普 通建筑材料所无法比拟的。
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1.相变储能材料及其分类
相变储能材料具有
在一定温度范围内改变其
物理状态的能力, 根据外界
环境温度升高或降低相应
地改变物理状态, 从而实现
能量的储存或释放。相变
材料根据材料组成不同可
以分为无机相变材料、有
机相变材料和高分子相变
材料。根据相变方式不同,
可以分为固-固相变、固-
液相变、固-气相变和液-
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3.2.系统相变材料
相变储能技术在供暖系统中的应用
(1)太阳房通常分为被动式和主动式。
①被动式太阳房不用任何机械动力,将吸收的热量通过空气 自然循环向室内供暖。墙体采用相变材料,白天将吸收的热 量储存起来,晚上温度低时,相变材料由液态凝固成固态,放 出热量,可以有效地缓解室内昼夜温差大的现象。
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相变储能建筑材料的应用发展
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(如石膏板、墙板与混凝土构件等)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。
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2.相变储能技术在节能建筑中的应用
相变储能建筑材料的作用
通过向普通建筑材料中加入相变材料,可以制 成具有较高热容的轻质建筑材料,称为相变储能建筑 材料。
利用相变储能建筑材料构筑建筑围护结构,具 有如下作用:(1)可以降低室内温度波动,提高舒适度, 使建筑采暖或空调不用或者少用能量,提高能源利用 效率;(2)可以解决热能供给和需求失配的矛盾,使空 调或采暖系统利用夜间廉价电运行,降低空调或采暖 系统的运行费用。
②主动式太阳房利用动力进行热循环供暖或供冷。包括集热 器、蓄热槽、换热器、循环泵、辅助锅炉、管道和自动控制 设备等。
(2)对电热蓄热系统,电锅炉在低谷和非峰谷时段(或部分非 峰谷时段)制取的一次水先送到储热罐(设有相变材料)中储 存,待高峰时段和部分非峰谷时段来临时,停止电加热,使用 储存的一次水与二次水换热,将二次水送至负荷区供热。
气相变, 如右图所示。
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应用于建筑供暖空调领域的相变材料应满足以 下条件:
(1)相变温度接近人体的舒适温度,即20-26℃; (2)具有足够大的相变潜热和热传导系数, 相 变时膨胀或收缩性小, 相变的可逆性好, 过冷或过 热现象小。
由于在实际研制过程中, 要找到满足所有这些 条件的相变材料非常困难。因此, 往往先考虑是否 有合适的相变温度和较大的相变潜热, 再考虑其他 因素。
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陈其针和李国建通过相变储能电热地板采暖房间 的实对比分析,得出采用相变电热地板辐射采暖的房间 室内温度分布均匀、梯度小,热气流由下而上,人的脚部 暖和、头部温和,提高了热舒适性。系统在夜电模式下, 移峰填谷效率在53%～67%之间,通过地板送风,室内平均 温度可提高近1℃,移峰填谷效率最高可提高到88%左右 （见图1）。
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清华大学超低能耗示范楼
百度文库
相变蓄热活动地板
示范楼的围护结构由玻璃幕墙、轻质保温外墙组成， 热容较小，低热惯性容易导致室内温度波动大，尤其是在冬 季，昼夜温差会超过10℃ 。为增加建筑热惯性，以使室内 热环境更加稳定，示范楼采用了相变蓄热地板的设计方案。 如图所示，具体做法是将相变温度为 20 ～ 22℃ 的定形相 变材料放置于常规的活动地板内作为部分填充物，由此形成 的蓄热体在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墙和窗户进入室内的 太阳辐射热，晚上材料相变向室内放出蓄存的热量，这样室 内温度波动将不超过6℃ 。
活动地板架空层高度1.2米，空调风道、各类水管、 电缆、综合布线等均隐藏在架空层内。保证室内干净整洁， 而且不需要吊顶，房间净空高度大，有效利用空间多。
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相变储能技术在空调系统中的应用
在空调系统中, 相变主要应用于蓄冷空调。蓄 冷空调的主要应用形式有冰蓄冷、水蓄冷和相变材 料蓄冷, 其中冰蓄冷和相变材料蓄冷就是利用相变 潜热进行能量的储存与释放。
2001年, 清华大学的康艳兵介绍了一个夜间通 风蓄冷的相变吊顶系统, 将相变储能换热器安装在 房间吊顶与上层楼板之间的空间内, 夜间通过风机 引进室外冷风, 对相变材料蓄冷, 同时对室内建筑 围护结构蓄冷; 白天空气从室内引进相变储能换热 器, 经过相变材料冷却后送回室内, 达到室内降温 效果。
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相变储能材料在 建筑供暖空调领域的应用研究
相变材料( Phase Change Material,简称PCM ) 具有在相变过程中储能密度大、相变过程温度变化 小等特点, 既可以缓解能量供求双方在时间、强度 和地点上不匹配的矛盾, 起到“移峰填谷”的作用、 降低空调或供暖系统的运行维护费用, 又可以减小 建筑物内的温度波动, 提高室内舒适度。因此在建 筑供暖、空调领域具有广阔的应用前景。