相变蓄热活动地板
浅析新型相变储能地板采暖系统的设计
浅析新型相变储能地板采暖系统的设计一、前言目前，我国建筑能耗高达了总能耗的12%，其中建筑中的空调、电视等能耗高达40%，所以节能减排不管是从经济效益上还是环境保护上都有着重要的意义。
地板的相变储能系统的设计可以很好的将电能转换为热能，而且电耗的强度仅仅是之前的25%，因此这种采暖系统设计的意义对于环保节能来说是一个很大的突破。
二、相变储能材料的应用所谓相变储能材料（简称PCM）是一种特殊的功能性材料，其能在等温或近似等温的情况下发生相变（多数为固液相变或气液相变），同时伴随有较大能量（一般称为相变潜热）吸收或释放。
相变储能地板采暖系统主要是利用相变材料这一特性，在其本身发生相变的过程中，可以通过吸收环境的热量，并在需要的时间内向环境释放热量，来达到供暖房间的温度，把相变的材料跟地暖面层的结构相结合，制成相变储能的地板采暖，通过相变的原理来增加地板之间的热流波幅度，从而提高地板的温度，以达到节能和舒适的目的。
相变地板能转移和利用夜间电能蓄存热量，相变温度在30-40摄氏度变化时，相变材料地板的蓄能要比普通地板的蓄能比大19.6%-24.2%。
三、相变储能地板采暖地面结构及工作原理1.相变储能采暖地板结构目前市面上所应用的地板辐射供暖系统主要是低温热水和电热电缆的低温地板辐射供暖。
而相变储能地板采暖是通过相变储能的材料，这种材料采用的是一种相变温度為30℃的水合盐的储热装模块材料，这个材料是通过固态和液态相变变化进行能量的储存和释放，当需要储存能量的时候材料是为液态的，为了防止PCM融化的时候泄漏会对下面的楼板进行腐蚀，因此要对其进行密封。
敷设时，加热盘管直接放在保温层上面，封装好的PCM在填充的时候放在加热盘管的周围，盘管上面则是地面的保护层，加热的时候，热量输送到地板内的相变材料进行储能，在需要的时候再释放热量，为室内供暖。
2. 地源热泵低温热水蓄能地板辐射采暖工作原理：利用夜间廉价电由地源热泵系统从地下土壤取热，经电力压缩机对循环工质做功，从而对辐射地板系统提供40～50℃的低温热水，进入地面盘管加热相变材料，使其产生相变，以潜热形式储存热量，白天释放给供暖房间。
太阳能相变地板蓄热装置
太阳能相变地板蓄热装置太阳能相变地板蓄热装置，听起来是不是挺高大上的？这玩意儿就是把太阳能给吸收起来，然后通过特殊的材料把热量存储下来，随时能给你提供温暖的一项“黑科技”！相信我，这东西能让你感受到太阳的温暖，就像是阳光下晒太阳的老大爷，一直到冬天都能保持“热气腾腾”。
我知道你可能会想：“这么一说，有啥特别的？不就是太阳能加热嘛？”你可别小看这“相变”两个字，里头有着不少讲究。
简单说，太阳能打了个“隐形的保温剂”，让热量存储起来，甚至能在几天阴冷的天气里也能继续给你送温暖！是不是超级厉害？你想，冬天如果你家地板是用这种技术做的，冬天一到，屋子里就像是有一个隐形的“太阳”，悄悄地释放着热量。
早上起床，脚一踩上去，不是冰凉的瓷砖，而是软绵绵的温暖，就像是踩在冬天的阳光里一样，舒服得不行。
而这背后的秘密，就是那些小小的“相变材料”。
这类材料能够把太阳能转化成热能，然后储存起来，等到你需要时，再慢慢释放，达到一个温暖如春的效果。
这种技术看起来复杂，实际上它跟你拿个热水袋捂手差不多，就是通过某些材料的“相变”过程，把热量保留下来。
你是不是想知道这东西是怎么工作的？其实也没那么神秘。
想象一下，一块地板下面装了好多“魔法块”，这些块的工作原理就是吸收阳光，然后在材料内发生一种像“变身”一样的反应，把吸收的热量储存起来。
这样就算白天太阳不再晒，到了晚上或者第二天，热量还在，房间也不会一夜之间变得冰冷冷的。
而且你想，家里暖气开着一整天，不仅贵还不环保。
这种太阳能相变地板，既省钱又环保，绝对是现代家庭的新宠儿。
不过说到“相变”这个概念，可能不少人就开始皱眉了。
别急，听我说，这其实就是一种很简单的物理现象。
你看水，从液态变成气态叫蒸发，从固态变成液态叫融化。
相变地板就是利用这种材料，在太阳照射下，它的状态从固态转化为液态，储存下来的热量在需要时又通过相反的过程释放出来。
简单点说，就是让热量像“藏匿起来的秘密”一样，随时准备给你带来温暖。
辐射电加热相变蓄热地板采暖模型及其热性能模拟
辐射电加热相变蓄热地板采暖模型及其热性能模拟文摘为了清除电采暖引发的电网峰谷差井降低采暖运行费用，本文提出了一种带有相变材料潜热贮能板的地板电采暖系统，并成立了分析此系统热性能的地板和房间理论模型，对给定的电加热相变蓄热地板采暖房间，用数值方式模拟了室内空气温度和地面温度的转变，藉此分析了我国四个不同气候地域（北京、上海、大连、哈尔滨）冬季该系统的应用成效，结果证明此采暖方式在使房间热负荷较小的建筑和气候条件下，大体能知足人的热舒适性有较好的应用前景。
关键词相变材料蓄热电采暖地板采暖长期以来，我国北方城市冬季采暖以燃煤为主，造成了市区严峻污染。
一些城市开始实行以天然气、电力等清洁能源代替燃煤矿的环保政策，增进了电采暖的进展。
但电采暖加大了电网的峰负荷，结合蓄热才是其正确的应用途径。
北京市2002年能源和环境国际座谈会上，北京市长致辞："为了改善大气环境质量，表现城市现代文明，提高城市效劳，承办好2020年奥运会，市政府已下决心改变北京以煤为主的能源结构，成立市场化的优质能源供给体系，从而实现社会和经济的可持续进展。
电力在能源结构中的比例将由此刻的29%增加到42%"。
北京市能源结构的调整目标是："2020年优质能源在终端能源消费结构中所占比重达到80%以上"，打算40亿千瓦时用于电采暖替代煤，合理确信峰谷电价，鼓舞蓄能式电暖气采暖。
表1为2001年北京市电采暖试点用户的电价[1]。
北京市电采暖试点用户电价表1用电时刻7：00～23：0023：00～7：00电价（元/kW·h）电加热相变蓄热地板采暖即可充分利用电输送方便的优势，又躲开了集中供暖系统的建造和管道保护等麻烦。
地板采暖是一种很舒适的采暖方式，不仅知足人体"足暖头寒"的需要，而且人体以上区域温度较低，使采暖能耗较小，接近理想的采暖方式[2]，见图1。
（a）对流散热采暖（b）理想采暖方式（c）地板辐射采暖图 1 不同采暖方式温度散布示用意国外对蓄热式地板采暖有了一些研究和应用。
相变蓄热式太阳能地板辐射采暖应用探讨
低 温地板辐射采 暖是一种理 想的采暖形式 ， 不仅
节能， 而且头 凉脚热 ， 舒适性好 ， 室 内温 度梯 度分 布符 合人 体生理学 ， 越来越受 到人 们 的欢迎 。太 阳能是清 洁能源 ， 取之 不尽用 之不 竭 ， 近年 有一些 学者 对太 阳
大 。年均气温 ５ ． １ ｏ Ｃ， 全年最高气温 ３ １ ． ９ ｏ Ｃ ， 最 低气温
关键 词 ： 太 阳能 相变储能 地板采暖
Ａ ｐｐｌ ｉ ｃａｔ ｉ ｏｎ Ｒｅｓｅ ａｒ ｃｈ ｏｎ Ｐｈ ａｓ ｅ Ｃ ｈａｎｇ ｅ Ｔｈｅｒ ｍ ａｌ Ｓｔ ｏｒ ａｇｅ
Ｓｏｌ ａｒ Ｅｎｅｒ ｇｙ ａｎ ｄ Ｒａｄｉ ａｎ ｔ Ｆｌ ｏｏｒ Ｈｅａｔ ｉ ｎｇ Ｓｙｓ ｔ ｅｍ
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７ ８・
建 筑 热 能 通 风 空 调
２ ０ １ ６簟
本文 选择在 客厅 、 次卧 室 、 主 卧室铺 设 了地板采 暖。 负荷按采暖室外计算温度温度 ． １ ６℃ ， 采暖室 内设
无毒 害 、 不挥发 、 不燃烧 、 不对其他建筑材料 产生腐蚀 等等 。同时应 当便于运输 、 安装 以及必要的维护和更 新 。本工程选用“ 的美” 一号 ， 相变特性 ： 相变潜 热不小 于１ ８ ０ － ２ ０ ０ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ ， 相 变点 ３ ２ — ３ ４℃， 固体密 度 １ ５ ０ ０ ｋ ｇ ／
．
２ ９ ． ８℃ ， 年均 １ ３照数 ３ ０ ２ ０ ｈ ， 是太 阳能 利用 的非常适
宜地区 。
样板房 由 ３ 个 卧室及客厅 、 餐厅 、 走 道厨房 、 卫 生 间组成 ， 房间平面图如图 １ 。
能为 热源的地板采 暖已做 了许多有益研究 。太 阳能具
相变储热材料在供暖地板中的热特性分析
热地板表面达到同样温度所用时间的对比关系。 对于电加热情况，
法直接以温度为待求变量． 但必须跟踪液相的界面， 而且一般用于 电缆管的外径也为 ２ ０ ｍ ｍ ， 在其他条件相同下， 不同电功率加热时 相变温度为一点的理想相变材料； 热焓法以温度和焓为待求变量， 得到含有这两个变量的能量方程， 再由 相变材料的温度与焓之间
模 拟 贮热 介 质在 曲边 边 界 条件 下 、 受 不 同的 热 边 界 条件 的作 用 ， 探 讨 不 同的 管 间距 布 置 、 不 同 的地 板 覆盖 层 和 不
同供 热 工况 等 各种 因素 对 储 能地 板 热 性 能及 储 热效 果 的 影 响规 律 。
关键词 ： 相 变传 热 相 变材 料 储能 采 暖 地板
中具有国际水平 ， 自动化程度高， 可以提高收率 ， 能够稳定产
材料是通过固液相变进行能量储存和释放的． 储能时材料为液 态， 为防止 Ｐ Ｃ Ｍ融化时泄漏和对混凝土建材的腐蚀， 将其进行
封装。 加热盘管直接置于基层的保温层上， 封装的 Ｐ Ｃ Ｍ填充在
加热管周围， 其上为地面覆盖层。 加热时， 热量输送到地板的相
三、 结束语
二、 相变储 热材料 采暖计 算模 型
１ ． 采 暖结构
近年来 ， 有些科研单位试验在 Ｏ Ｄ Ａ生产过程中直接使用
氢气与 ４ ， ４ 一 二硝基二苯醚进行还原反应的新工艺 。已经中试 成功。 本厂经过充分论证认为： 该加氢技术用在 Ｏ Ｄ Ａ生产过程
图 １ 储 热地 板 结 构 图
含有内热源（ 如电缆管或通热水的盘管） 的相变贮能采暖 品质量和提高产量， 降低劳动强度， 进一步减少三废。 本厂已 地板结构见图 １ 。 地板用相变储能材料是相变温度为 ２ ９ ℃左右 经开始引进该项技术 的一种水合盐材料——Ｔ Ｈ ２ ９ ℃储热封装模块材料。由于相变
相变材料地板蓄能采暖方式的应用探讨
图 １热水加热地板蓄 热系统 图
图 ２相变蓄热地板结构
射 采暖 在 发达 和发 展 中国家 均 受到 广泛 欢 迎 ，与 对 流 式采 暖方 式相 比较 ， 板辐 射 采 暖具 有诸 多优势 ： 地 采 暖系 统 与建筑 结 构 融合 ， 扩 大建 筑 使用 面 积 ； 可 地
ｎ ｗ ｙｓｅ ． ｅ ｓ ｔｍ
【 ｅ ｗ ｒｓｐ ａｅ ｃ ａｇ ａｅ ａ；ｏ ｒｈ ａｉ ；ｕ ｒ ａ Ｋ ｙ ｏｄ ］ｈ ｓ ｈ ｎｅ ｍ ｔ ｌｆ ｏ ｅｔ ｇ ｎ ｍｅ ｃｌ ｉ ｒ ｌ ｎ ｉ
ｓｍｕ ａｉ ｎ； ａ ｅ ｔ ｉ ｌｔ ｏ ｐ ｔｎ
建筑 采 暖 的形 式一 直 是一 个重 要而 活 跃 的研 究
所示。
［ ｂ ｔ ｃ］ ｉｄ ｆ ｒｅｅｇ ｓｖｎ ａ ｄ ｏｅ ｆｃｅｔｅｔ ｇ Ａ ｓｒ ｔＡｋｎ ｏｍｏｅ ｎｒｙ ａ ｉｇ ｎ ｍ ｒｅ ｉｎｈａｉ ａ ｉ ｎ
ｓ ｓ ｍ ｉｈ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｃ ａ ｇ ｔ ｒ ｌ ｗｉ ｏ ｒ ｙｔ ｅ ｗｈ ｃ ｏ ｉ ｅ ｈ ｈ ｓ ｈ ｎ ｅ ｍａ ｅ ａ ｔ ｆ ｏ ｉ ｈｌ ｈ ａ ｉｇ Ｔ ｉ ｉｄ ｏ ｓ ｍ ａ ｌ ｓ ｅｌ ｗ ａｌ ｙｐ ｒ ｄ ｏ ｅ ｔ ． ｈ ｓｋ ｎ ｆ ｙ ｔ ｃ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｔ ｎ ｓ ｅ ｕ ｙ ｈ ｏ ｖ ｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ｉ
公用工 程设计ｌ
Ｐｂｉ Ｕｉｔｓ 嘞刊 ｕｌ ｔｉｅ ｃ ｌｉ
【 章 编 号】 ０ ７９ ６ （０ ０ ０ —０ １０ 文 １ ０。４ ７ ２ １） ３０ ４ —４
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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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。
相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统性能实验_杜海存
图 3 温度测点布置
图 4 太阳辐射量曲线
从图 4 可以看出，2 月 13 日 ～ 16 日的太阳辐射 量的变化趋势和日辐射总量基本相同。从图 5 可以 看出，供、回 水 平 均 温 度 与 地 板 表 面 平 均 温 度 的 变 化趋势基本相同，当供、回水平均温度在 35 ～ 40 ℃ 变化时，地板表面平均温度在 26 ～ 29 ℃ 变化，室内 空气平均 温 度 波 动 较 小，始 终 维 持 在 18 ℃ 左 右。
图 1 系统流程图
关闭辅助电加热器，太阳能集热器制取的热水先通 过蓄热器再进入房间盘管，在满足供暖负荷的同时 将多余的热量储存在相变蓄热器中。运行方式如 图 2（ a） 所示。
（ 2） 当冬季夜间没有太阳能的情况下，系统必 须通过蓄热器释放热量来对房间进行供暖，阀 2、3 关，阀 4 开，具体运行方式如图 2（ b） 所示。
本系统主要有以下几种运行方式。 （ 1） 冬季太阳能充足的条件下，开启循环水泵，
26 期
杜海存，等： 相变蓄热式太阳能低温地板辐射采暖系统性能实验
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A 为太阳能集热器； B 为保温水箱； C 为循环水泵； D 为蓄热器； E 为辅助电加热器； F 为房间地埋盘管；
G 为流量计； 1 ～ 8 为阀门
然而，太阳能具有不稳定性，不仅受气候、季节 等因素影响，还 受 昼 夜 交 替 带 来 的 间 断 性 影 响，使 太阳能地 板 采 暖 系 统 的 推 广 受 到 一 定 的 阻 力，为 此，考虑在 太 阳 能 地 板 采 暖 系 统 中 采 用 相 变 蓄 热。 许多学者将相变蓄热用于采暖，Salyer 和 Sircar［4］指 出相变材料可用于室内蓄热； 并且可以把室内温度 的波动控制在较舒适的范围内［5，6］； Ye 等将石蜡与
相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析
迄今为止，我国黄河以北集中供暖区供暖仍为燃煤为主。
由于燃煤采暖使城市污染严重，一些城市倾向于石油、天然气等低污染能源。
2001年实施的《北京市能源调整规划》要" ...*相变蓄热电加热地板的优点与应用可行性分析文摘：介绍了相变蓄热电加热地板供暖的优点，模拟计算了它在一些地区的应用效果，分析了该技术的应用可知地性，并与其他供暖方式进行了经济性比较。
关键词：相变蓄热；电采暖系统；可行性；经济性分析；地板城市环保和峰谷电价分计政策的实行促进了相变蓄热电加热地板供暖的发展本文分析了其独特的优点、技术可行性与经济性。
分析表明：在黄河以北地区，它可作为一种采暖新形式，在黄河以南无集中的供暖地区，也是冬季采暖的一种新方式。
1相变蓄热地板简介迄今为止，我国黄河以北集中供暖区供暖仍为燃煤为主。
由于燃煤采暖使城市污染严重，一些城市倾向于石油、天然气等低污染能源。
2001 年实施的《北京市能源调整规划》要" 减少并严格控制燃煤总量，将目前以原煤为主的污染型能源结构逐步转变为以天然气、电力等优质能源为主的清洁型能源结构" 。
我国油气储量低，存在油气短缺、价格上涨的隐患[1] 。
因此，电采暖受到人们重视。
黄河以南一般不采用集中供暖，但随着人们生活水平的提高，分户采暖的比例日益增高，其中很大部分为电采暖。
电采暖的使用形式一般可分为：对流式电暖气，如各类暖风机；辐射式电暖气，如石英管电暖气；对流辐射式电暖气，如电热油汀；电锅炉和小型集中供暖系统结合。
虽然电采暖有采暖区污染小、使用方便、美观灵活等优点，也有一些缺点：其一是运行费用较高。
电采暖结合蓄热者是正确的应用途径，且蓄热宜采用分布式，这样，既可充分利用电输送方便的优点，又避开了集中供暖系统的建造和管道维护等麻烦。
其二是加大了电网峰谷差。
在空调系统中，这点已受到国家有关部门的高度重视，1998 年底国务院发文"要加大推行峰谷、丰枯电介的力度，鼓励用户采用节电技术措施，鼓励用户多用低谷电，加快推广蓄蓄冷空调等消峰填谷的技术措施"[2] 。
相变蓄能地板采暖技术及经济性分析
相变蓄能地板采 暖技术及经济性 分析
康 利 改 ， 王 景 刚 ， 刘 杰
（ 河北工程大学 城建学院 ， 河北 邯郸 ，５ ０ ８） ０ ６３
：
摘要 ：针 对采 用地 源热 泵低 温热 水和 电热 电缆 地板 辐射 采 暖加 蓄 能技
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关键 词 ：地 源热泵 ； 电热 电缆 ； 蓄能 ； 低 温地 板 辐射 ； 经 济性分 析
中 图分 类 号 ：Ｔ ８ ２ Ｕ ３
文 献标 识 码 ： Ｂ
文章 编 号 ：０ ６ ８ ４ （０ ８）５ ０ ３ — ３ １ ０— ４ ９２ ０ ０ — ０ ３ ０
电缆 的低 温地 板 辐射采 暖 加蓄 能两 种 系统 。其相 变 蓄 能采 暖地 板结 构 如图 ２所示 ，地 板 用相 变蓄 能材 料采 用 武 汉 利 源 能 源 开 发 有 限 公 司 提 供 的 相 变 温 度 为
２ ￣左 右 的一 种 水 合 盐 材 料—Ｔ ２ ９Ｃ Ｈ ９℃蓄热 封 装 模 块 材 料 。 由于相 变材料 是 通过 固一 液相 变进 行 能量储 存
从 节 能 、 保 角度 进 行 了分 析 ， 明在 注重 节 能 、 环 说 环保 和合 理 调 节峰 谷 电价 比 的环 境 下 ， 用地 ： 使
： 源 热泵 蓄能供 热 系统 的推 广应 用具有 明 显的 经济 、 社会 效 益和 竞争 力 。
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相变调温储能地板[发明专利]
![相变调温储能地板[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/786c7802998fcc22bdd10d33.png)
专利名称：相变调温储能地板
专利类型：发明专利
发明人：王方怡雪,谢建国,陈琦军,杨婕申请号：CN200610035970.0
申请日：20060616
公开号：CN1864957A
公开日：
20061122
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于地板及地板加工工艺技术领域，确切地说是一种相变调温储能地板及其制造方法。
本发明相变调温储能地板从碎木材、刨花、木屑中提取木质，加入从废纸中提取的纤维，木材细胞壁由多糖的纤维素和半纤维素以及具有芳香性的木质组成。
木质纤维制造是经过温度高达180℃－280℃以上聚合处理经特制挤出设备挤压出调温储能地板，不为一般的溶剂、酸、碱腐蚀。
从原料消耗来看，木质木材利用高分子聚合技术，生产过程不排出废料，无毒、无有害气体排放，用原木粉，高分子聚合材料及助剂就可生产出工程木制产品，从而可节省大量资源和能源。
申请人：王方怡雪
地址：510450 广东省广州市白云区石井龙湖隆鑫工业园A1座
国籍：CN
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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 气相变, 如右图所示。
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）。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
清华大学超低能耗示范楼
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。
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。
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。 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。