相變儲熱在太陽能的應(yīng)用及發(fā)展

太陽能具有很強(qiáng)的間歇性和不穩(wěn)定性，隨之產(chǎn)生的太陽能存儲至今是產(chǎn)業(yè)難題。國內(nèi)外的專家，一直希望找到一種方法，像蓄水池一樣把暫時不用的熱量儲存起來。 　　何為相變？顧名思義是外觀形狀的改變。物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過程。物質(zhì)系統(tǒng)中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同，與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態(tài)對應(yīng)，物質(zhì)有固相、液相、氣相。 　　相變產(chǎn)生的過程要用到相變材料。相變材料(PCM-PhaseChangeMaterial)是指隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。 　　相變儲能技術(shù)主要是利用相變調(diào)溫機(jī)理，通過蓄能介質(zhì)的相態(tài)變化實(shí)現(xiàn)對熱能的儲存和釋放。當(dāng)環(huán)境溫度低于一定值時，相變材料由液態(tài)凝結(jié)為固態(tài)，釋放熱量;當(dāng)環(huán)境溫度高于一定值時，相變材料由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，吸收熱量。該技術(shù)和太陽能熱利用產(chǎn)品結(jié)合將提高太陽能儲熱效果。 　　相變儲熱之太陽能熱水器 　　目前，將相變技術(shù)應(yīng)用到太陽能熱水器上的企業(yè)，皇明是一個領(lǐng)航者。相變集熱系統(tǒng)熱水器是將相變儲能材料內(nèi)置于太陽能集熱器一組真空管內(nèi)，在陽光照射集熱器時，集熱器產(chǎn)生的熱量在相變儲能材料中，當(dāng)自來水的冷水進(jìn)入集熱器會經(jīng)過每個真空管的相變材料，這一過程冷水的過熱面積很大，路徑很長，所以集熱效率非常高，水溫升得更快、更高，并且冷水隨過、熱水隨出的效果比較理想。 　　相變集熱系統(tǒng)獨(dú)具的蓄熱功能，到了晚上，儲存的熱能也能滿足家庭用水。 　　相變儲熱之太陽能采暖 　　據(jù)了解，在不少南方城市中，隨著居民采暖意識的不斷增強(qiáng)，在冬季實(shí)現(xiàn)采暖的居民越來越多。 　　國內(nèi)對于相變蓄熱材料在太陽能領(lǐng)域的研究，可以追溯到上個世紀(jì)的七十年代，但真正應(yīng)用于實(shí)際工程的情況只是近幾年的時間，目前有報導(dǎo)的案例也還非常少。 　　相變儲熱技術(shù)在采暖領(lǐng)域占有了較大比重。因?yàn)椴膳瘜τ?ldquo;穩(wěn)定、連續(xù)”的供熱溫度，有著近乎嚴(yán)酷的要求，而熱水的供應(yīng)，則一般可以在一個比較大的溫度范圍內(nèi)變化，使用“水箱”這種普通的設(shè)備，利用其中的方便易得、比熱又很大的“水”進(jìn)行蓄熱，就相對合理、方便。 　　太陽能相變儲熱的發(fā)展前景 　　近年來，推動建筑節(jié)能、發(fā)展綠色建筑已成了社會共識，各地綠色建筑指導(dǎo)規(guī)范也相繼出臺。以熱計量改造和節(jié)能改造為例，根據(jù)規(guī)劃，“十二五”時期我國要完成北方既有居住建筑節(jié)能改造4億平方米以上，比“十一五”時期增加2.5億平方米，完成老舊住宅節(jié)能改造任務(wù)的35%，使約700萬戶城鎮(zhèn)居民改善采暖及居住條件，力爭到2020年北方采暖區(qū)基本完成老舊住宅節(jié)能改造任務(wù)12億平方米。 　　全世界的塔吊都集中在中國，這并不是一個特別夸張的比喻。中國每年10多億平方米的新建建筑，已占世界開工總量的一半。與此同時，另一組數(shù)據(jù)則更為令人擔(dān)憂:我國建筑能耗呈現(xiàn)急劇上升的趨勢，已占全社會總能耗的30%以上。根據(jù)測算，到2020年我國將新增300多億平方米建筑面積，若不采取有力措施，到2020年我國建筑能耗將是現(xiàn)在的3倍以上，達(dá)到10.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，或是29430億度電，比三峽電站34年的發(fā)電總和還要多。 　　中國目前存量建筑有400億平方米，其中農(nóng)村建筑240億平方米，城鎮(zhèn)建筑160億平方米，其中95%屬于高耗能建筑。在2002年以前建設(shè)的近20億平米建筑中有99%屬于高能耗建筑，其中，大型公共建筑消耗能最為嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，一般公共建筑的單位能耗為20-60度/平方米每年，是城鎮(zhèn)住宅的2倍;大型公共建筑的單位能耗為70-300度/平方米每年，是城鎮(zhèn)住宅的10-20倍。