[科普中国]-相变储热体

优点

（1）容积储热密度大

因为一般物质在相变时所吸收(或放出)的潜热约为几百至几千kJ/kg。例如，冰的熔解热为335kJ/kg，水的比热容为4. 2kJ（kg·℃），岩石的比热容为0.84kJ（kg·℃）。所以储存相同的热量，相变储热体所需的容积小得多，即设备投资费用降低。

许多场合需要限制储热设备的空间尺寸及质量(如在原有的建筑物中安装储热设备等)，就可优先考虑采用相变存储设备。

（2）温度波动幅度小

物质的相变过程是在一定的温度下进行的，变化范围极小，这个特性可使相变储热体能够保持基本恒定的热力效率和供热能力。因此，当选取的相变材料的温度与热用户的要求基本一致时，可以不需要温度调节或控制系统。这样，不仅设计简化，而且能降低不少成本。

由于以上优点，相变储能越来越受到重视。美国、日本、法国、德国等都在进行深人的研究和开发，有些相变储热装置已投人运行。

相变材料的选取（1）具有合适的熔点温度

例如作为建筑物供储热系统的相变材料，其熔点温度最好为20~35℃。而储冷系统的相变材料的熔点应为5~15℃。

（2）有较大的熔解潜热

可以使用较少的材料存储所需热量。

（3）密度大

存储一定热能时所需耍的相变材料体积小。

（4）在固态和液态中部具有较大比热容

这样除了利用潜热以外，还应利用液体和(或)固体的显热。

（5）在固态与液态(换热器)时具有高的热导率

（6）无偏析，不分层，热稳定性好

（7）热膨胀小，熔化时体积变化小

（8）凝固时无过冷现象，熔化时无过饱和现象

（9）没有或有低的腐蚀性(这是为了采用价格低的容器材料)，危险性小(不产生有毒气体，与工作介质或传热介质不起危险的反应)

在技术方面，相变材料应高效、紧凑、可靠、适用。另外，为了便于商业应用，相变材料还应容易生产，价格低廉。

分类按照相变材料的成分，可分为无机物和有机物(包括高分子)两类。目前，使用最多的相变储热体是无机盐类(水合盐)以及石蜡等有机材料。

1、无机相变储热体

无机相变储热体广泛应用于各种工业或公用设施中回收废热和储存太阳能，它的储能密度大、成本低、对容器腐蚀性小、制作简单，是目前固一液相变储能的主流，已取得显著成果。

2、有机相变储热体

根据熔点、熔解热、性能稳定性、价格来看，饱和的碳氢化合物(石蜡)、某些结晶聚合物(塑料)以及某些天然生成的有机酸都是比较实用的有机相变材料。其中石蜡作为建筑物供暖和空调系统的相变材料，得到了比较广泛深入的研究。

提高相变储热体传热效率的措施应用相变储能时，由于在固态时没有对流，热导率一般又都比较低，而体积又是在变化的，所以无论是充能时把热量传给储能介质还是在放能时从储能介质中把热量放出，都不像显热储存那么容易。因此要采取下面一些措施来提高其传热效率。

（1）相变材料与传热流体直接接触换热；

（2）把相变材料封装后放在传热流体中；

（3）相变材料填充在换热器的壳程，换热管为翅片管或光管。1

应用对相变储热体的开发研究，已进入了实用阶段。主要用来存储太阳能、工业反应中的余热和废热。相变储热在建筑节能中也获得了一定的应用，包括相变蓄能围护结构、相变储热地板辐射供暖系统、蓄冷系统等。