相變材料-徐長(zhǎng)偉.ppt

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1、相變儲(chǔ)能材料的含義相變儲(chǔ)能材料的相變機(jī)理相變儲(chǔ)能材料的分類相變儲(chǔ)能材料的制備相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料存在的問題相變儲(chǔ)能材料是在某一特定的溫度下，能夠從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)的物質(zhì)，物質(zhì)的分子迅速由有序向無序的轉(zhuǎn)變（反之亦然），同時(shí)伴隨著吸熱和放熱的現(xiàn)象。冰相變材料從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí),要經(jīng)歷物理狀態(tài)的變化。在這兩種相變過程中,材料要從環(huán)境中吸熱,反之,向環(huán)境放熱。在物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)可儲(chǔ)存或者釋放的能量稱為相變熱,發(fā)生相變的溫度范圍很窄。物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變。大量相

2、變熱轉(zhuǎn)移到環(huán)境中,產(chǎn)生了一個(gè)寬的溫度平臺(tái)。相變材料的出現(xiàn),體現(xiàn)了恒溫時(shí)間的延長(zhǎng),并可與顯熱和絕緣材料在熱循環(huán)時(shí),儲(chǔ)存或者釋放顯熱。儲(chǔ)能材料儲(chǔ)能的方式：1.顯熱儲(chǔ)能2.潛熱儲(chǔ)能3.化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)能蓄熱的溫度范圍：1.高溫（250℃以上，主要是無機(jī)鹽）2.中溫（100-250℃）3.低溫（100℃以下,主要是無機(jī)水合鹽、高分子、有機(jī)物）材料的化學(xué)組成：1.無機(jī)相變材料2.有機(jī)相變材料3.混合相變材料蓄熱過程中材料相態(tài)：1.固-液相變材料2.固-固相變材料3.固-氣相變材料4.液-氣相變材料。無機(jī)相變材料：堿土金屬鹵化

3、物、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽等水合鹽醋酸鹽類有CH3COONa·3H2O、CHCOONa·2H2O、CH3COOLi·2H2O等；硝酸鹽類有Mg(NO3)2·6H2O、Mg(NO3)2·4H2O、Ca(NO3)2·4H2O、Zn(NO3)2·4H2O、Zn(NO3)·6H2O、Zn(NO3)·H2O等；硫酸鹽類有Na2SO4·10H2O、FeSO4·7H2O等；磷酸鹽類有Na2HPO4·12H2O、K3PO4·7H2O、Na3PO4·H2O等；碳酸鹽類有Na2CO3·12H2O等；鹵化物類有CaCl·6

4、H2O、KF·4H2O等。有機(jī)相變材料：石蠟、脂肪酸、高密度聚乙烯上個(gè)世紀(jì)80年代美國(guó)Dow化學(xué)公司對(duì)近2萬種相變材料進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明只有1%的相變材料有使用價(jià)值,它們是有合適熔點(diǎn)的水合鹽以及一些有機(jī)相變材料。由于民用建筑對(duì)材料的性質(zhì)與經(jīng)濟(jì)因素有嚴(yán)格的限制,適用于儲(chǔ)能建材的相變材料就更少了。(1)相變材料的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度或者供暖、空調(diào)系統(tǒng)要求的溫度范圍內(nèi);(2)具有足夠大的相變潛熱;(3)相變時(shí)膨脹或者收縮要小;(4)相變的可逆性要好;(5)無毒性、無腐蝕性;(6)制作原料廉價(jià)易得。(1)將幾種有機(jī)物配合成

5、二元或者多元相變材料,也可以將有機(jī)物與無機(jī)物復(fù)合,從而制得合適相變溫度以及相變潛熱的相變材料。(2)制備一直保持固體形狀的固液相變材料。這類相變材料的主要組成成分有兩種:工作物質(zhì)和載體基質(zhì)。前者用來儲(chǔ)能,主要是固液相變材料;后者可以保持材料的不流動(dòng)性和可加工性,載體基質(zhì)的相變溫度一般都較高,載體基質(zhì)不僅要有結(jié)構(gòu)材料的一般特性,還要與相變材料相容、無腐蝕、無化學(xué)反應(yīng)及成本低等?；w材料封裝相變材料法基體和相變材料熔融共混法浸漬法將固液態(tài)PCM封裝技術(shù)分散成球形小顆粒，再在表面封裝一層性能穩(wěn)定的殼材，即得到相變材

6、料微膠囊。具有良好的熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位質(zhì)量的相變潛熱大，體積膨脹率小，密度大；相變過程可逆性好，相變過程的方向僅以溫度決定，不存在過冷和降解現(xiàn)象；無毒、無腐蝕、無泄漏、防火、不污染環(huán)境；相變材料經(jīng)濟(jì)且原料來源容易；相變過程可靠性好，不會(huì)產(chǎn)生降解和變化，使用壽命長(zhǎng)，一般要求達(dá)到(%年以上；相變溫度合適，適合于該地域的氣候特征和接近人體的舒適溫度；與建筑材料相容，不影響建筑材料的機(jī)械性能和強(qiáng)度；蒸汽壓力低。相變儲(chǔ)能墻板最初是美國(guó)20世紀(jì)80年代中期開始研究的一種含有相變材料的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，根據(jù)不同的建材基體可以

7、將其分為三類：一是以石膏板為基材的相變儲(chǔ)能石膏板，主要用作外墻的內(nèi)壁材料，可以減弱建筑物室內(nèi)溫度的波動(dòng)幅度，保持室內(nèi)舒適性；二是以混凝土材料為基材的相變儲(chǔ)能混凝土，主要用作外墻體材料；三是以保溫隔熱材料為基材，來制備高效節(jié)能型建筑保溫隔熱材料。相變墻體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PCM壁板的蓄熱能力使其能夠在采暖或者空調(diào)設(shè)備關(guān)閉之后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，將房間溫度保持在人體感覺的舒適溫度范圍，還可以在較短的時(shí)間內(nèi)快速蓄存和釋放大量的熱量。PCM墻體的熱容量是普通墻體的2倍。實(shí)驗(yàn)結(jié)論相變儲(chǔ)能混凝土是以混凝土材料為基體的復(fù)合相變

8、材料的智能混凝土。相變儲(chǔ)能混凝土應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域，具有普通混凝土材料所無法比擬的熱容，利用它作外墻體材料，將有利于室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，從而改善熱舒適性，達(dá)到節(jié)能的目的。供暖儲(chǔ)能系統(tǒng)(1)相變蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)(2)帶相變蓄熱器的空氣型太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)空調(diào)蓄冷系統(tǒng)(1)利用樓板蓄冷的吊頂空調(diào)系統(tǒng)(2)相變蓄冷空調(diào)新風(fēng)機(jī)組相變材料在地板中的應(yīng)用，一般都會(huì)結(jié)合電加熱方式，以組成電加熱相變蓄熱地板采暖系統(tǒng)。地