储热技术包含两个方面的要素,其一就是热能的转化,它既包括热能与其它形式的能之间的转化,也包括热能在不同物质载体之间的传递;其二为热能的储存,即热能在物质载体上的存在状态,理论上表现为其热力学特征,电采暖类型。虽然储热有显热储热、潜热储热和化学反应储热等多种形式,但本质上均是物质中大量分子热运动时的能量,电采暖类型。因而从一般意义上讲,热能存储的热力学性质与热力学性质相同,电采暖类型,均有量和质两个衡量特征,即热力学中的第1定律和第二定律。相变储热系统技术主要可分为吸附/吸收的热化学相变储热系统、可逆反应的热化学相变储热系统。电采暖类型
储热系统共有的特性:①单位容积所储存的能量(容积储热密度)高,即系统尽可能储存多的能量。如高能电池,由于其能量密度比普通电池要大,使用寿命也较长,深受消费者欢迎。②具有良好的负荷调节性能。能源储热系统在使用时,需要根据用能一方的要求调节其释放能量的大小,负荷调节性能的好坏决定着系统性能的优劣。③能源储存效率要高。能量储存时离不开能量传递和转换技术,所以储热系统应能不需过大的驱动力而以比较大的速率接收和释放能量。同时尽可能降低能量存储过程中的泄漏、蒸发、摩擦等损耗,保持较高的能源储存效率。④系统成本低、长期运行可靠。如果能源储存装置在经济上不合理,就不可能得到推广应用。电采暖类型理想的相变储热材料要来源方便,容易得到。
储热系统的投资费用相对要比建设一座高峰负荷厂低,尽管储热装置会有储存损失,但由于储存的能量是来自工厂的多余能量或新能源,所以它还是能够降低燃料费用的。另一种是由于一次能源和能源转换装置之类的原因引起的,则储热系统的任务则是使能源产量均衡,即不但要削减能源输出量的高峰,还要填补输出量的低谷。储热主要包括热能、动能、电能、电磁能、化学能等能量的存储,储热技术方法见表1.5。储热技术的研究、开发与应用主要是以储存热能、电能为主,普遍应用于太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收以及工业与民用建筑和空调的节能等领域。显热储热技术是通过加热储热介质提高其温度,而将热能储存其中。常用的显热储热材料有水、土壤和岩石等。在温度变化相同的条件下,如果不考虑热损失,那么单位体积的储热量水比较大,土壤其次,岩石比较小。世界上已有不少国家都对这些储热材料进行了试验和应用。就目前来说,这是一种技术比较成熟、效率比较高、成本又比较低的储热方法。
储热是利用相变材料发生相变时吸收或放出热量来实现能量的储存,具有单位质量储热量大、温度波动小、化学稳定性好和安全性好等特点。常见的相变过程主要有固-液、固-固相变两种类型。固-液相变是通过相变材料的熔化过程来进行热量储存,凝固过程来放出热量;而固-固相变则是通过相变材料的晶体结构发生改变或固体结构进行有序-无序的转变而可逆地进行储、放热。当前正在考虑的潜热储热材料有:氟化物、硫酸盐、硝酸盐以及石蜡等有机储热材料。电能储热系统的平衡电网峰谷荷差,可减轻电厂建设压力。
储热技术在太阳能储热方面的应用:太阳能集热器把所收集到的太阳辐射能转化成热能并加热其中的传热介质,经过热交换器把热量传递给蓄热器内的蓄热介质,同时,蓄热介质在良好的条件下将热能储存起来。当需要时,即利用另一种传热介质通过热交换器把所储存的热量提取出来输送给热负荷;在运行过程中,当热源的温度高于热负荷的温度时,蓄热器吸热并储存,而当热源的温度低于热负荷的温度时,蓄热器即放热。智能移动供热车:智能移动供热设备简称移动供热车,是一种新型的余热利用与集约化供热模式,把工业余热储存到移动供热车上,为需要热能的地方输送热能。它主要由:储热柜、控制部件及放热/储热管道、载车等部分组成。产品的使用领域为工业生产、采暖、洗浴、洗涤、酒店、宾馆等需用分布式能源的场所。低温相变储热材料主要有无机和有机两类无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金。电采暖类型
相变储热系统环境温度低于介质温度时热量即释放。电采暖类型
有机类储热材料在固体状态时成形性较好,一般不易出现过冷和相分离现象,并且对材料的腐蚀性较小,性能比较稳定、毒性小、成本低。但其导热系数小,导致对热量变化的响应速度慢,同时密度较低,从而单位体积的储能能力较小,并且有机物一般熔点较低,易挥发、易燃、易被空气中的氧气缓慢氧化老化。有机类储热材料与无机类陶瓷材料及碳材料复合是解决有机类储热材料存在问题的有效途径。近期对无机盐储热材料的研究表明,对不同配方的新型熔盐的研究探索了潜在的、有应用前景的优良材料,对现有的熔盐体系进行掺杂实现性能优化也成为一个新的突破点,逐渐获得关注。对这些潜在材料的进一步研究和试验生产,为适应正在急速发展的各种储能系统的不同要求提供了可行途径。电采暖类型
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