在微胶囊相变储热材料中发生相变的物质被封闭在球形胶囊中,有效地解决了相变材料的泄漏、相分离及腐蚀等问题,家庭用采暖,有利于改善相变材料的应用性能,并可拓宽相变储热技术的应用领域。中温相变储热材料,太阳能热利用与建筑节能等领域对相变储热材料的需求,使低温范围储热材料具有普遍的应用前景;高温工业炉储热室、工业加热系统的余热回收装臵以及太空应用,家庭用采暖,推动了高温相变储热技术的迅速发展,家庭用采暖。因此,国内外对制冷、低温和高温相变储热材料(PCM)做了相当多的研究,但中温PCM则较少使用。为适应太空技术需求,相变储热系统材料需要往低温方向拓展。家庭用采暖
无机盐材料来源普遍、相变焓值大、价格适中,特别适合用作中高温相变储热材料。研究人员对温度高于450 ℃的熔盐的热物性进行了研究,并将温度范围为220℃~290 ℃的无机共晶盐的应用拓展到了太阳能热发电领域,通过差式扫描量热等测试方法,测定了熔盐的热物性。另外,许多熔盐体系的相变前后的体积变化率超过10%,较大的体积变化率增大了熔盐相变材料体系内空穴,影响了储/释热速率,同时增加了储热系统设备的设计难度,降低了储热效率。为此,研究人员对熔盐相变储热材料与不锈钢的兼容性进行了研究,结果表明不锈钢对大多数熔盐有较好的防腐蚀效果。家庭用采暖储热技术基于大部分能量转化都是通过热能的形式实现这一事实,是非常简单的一种储能方式。
储热虽然具有很强的竞争力和巨大的应用前景,所受到的重视程度却仍需要加强。据报告统计介绍,全球储能方向所发表的文章主要在锂离子电池和储热两个方向,这两个储能技术方向在2009年以前每年发表的文章数相当,但到2015年锂离子电池方向的文章总数约为3500篇,是储热方向文章数的3.5倍。而从近十年的特有技术趋势来看,锂电子方向现有特有技术数远超出储热方面特有技术,在2006年到2015年间的增速同样超出储热方向,可见储热在近年全球储能发展中还未得到爆发增长,与抽水蓄能等其他成熟的储能技术相比,还处于刚刚起步到初步应用的阶段。
关于为何要储能的问题,以电力系统为例,常规的电力系统发电负荷率和发电利用率较低,可再生能源因为有间歇性、波动性,所以也需要储能,而分布式区域供能和大型核电同样也有调峰需求,因此增加储能系统就可以提高系统的安全性、增加效率,在经济性方面也会有所提升。在众多储能技术中,储能技术没有较好的,只有较合适的,储热是二次能源,也是连接一次能源和二次能源的纽带,能源的终端应用形式中,热能约占70%,因此储热集成应用的益处在很多情况下是其他任何储能技术不能实现的。相比于显热储热技术,相变储热具有单位体积储热密度大的优点。
能量虽然可以以机械能、声能、化学能、电磁能、光能、热能及核能等多种形式存在,但在人类的活动中,绝大多数能量是需要经过热能的形式和环节被转化和利用的,尤其是在我国,这个比例达到90%以上。正因如此,储热技术非常简单和普遍,它的应用也远远早于工业**尤其是电力**后才出现的其它储能技术,如我国北方地区的烧炕取暖即是利用储热技术解决热能供求在时间上的不匹配。随着人类的发展和对能源利用技术的不断改进,储热技术也不断发展,而且在人们的生产和生活中,在能源的集中供应端和用户端,都发挥着日益重要的作用。热力学基础,相变储热系统技术包括两个方面的要素,其一是热能的转化,其二为热能的储存。家庭用采暖
常用的固-固相变有机储热材料包括:层状钙钛矿、高分子类聚合物和多元醇等。家庭用采暖
在储热过程(系统)方面,不仅关注储热换热器本身的性能,而且以换热系统网络整体为着眼点,通过在现有的热流网络中添加储热单元这一环节以实现能量的比较优配置,提高系统整体的效率 。如前所述,终端用户所需的各种能量绝大部分是通过热能的形式转化或以热能为形式的,因而加入储热环节是对系统能量流在时空上调节和优化配置的比较简单方式。然而必须注意这样一种系统尺度上的调节是一种多物理过程、非稳态、强非线性耦合的复杂系统。构建这类系统比较主要的难点为:系统涉及的余热源、转换的电源、热电用户这三大要素之间相互依赖,这种相互依赖往往造成能量供给与需求之间矛盾的加大或不可调和,进而使系统的热效率大打折扣。家庭用采暖
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