[科普中国]-潜热储能

原理

潜热储能是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理进行蓄热，所以也可称为相变储能。相变可以是固一液、液一气、气一固及固一固，其中以液一固相变最为常见。从能量密度的角度来讲，潜热储存的冷量要比显热储存的大很多。

分类根据相变温度高低，潜热蓄热又分为低温和高温两部分。低温潜热蓄热主要用于废热回收、太阳能储存以及供暖和空调系统。高温潜热蓄热可用于热机、太阳能电站、磁流体发电以及人造卫星等方面。

低温相变材料主要有冰、石蜡等。高温相变材料主要采用高温熔化盐类、混合盐类和金属及合金等。

高温熔化盐类主要是氟化盐、氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐类物质。混合盐类温度范围宽广，熔化潜热大，但盐类腐蚀严重，会在容器表面结壳或结晶迟缓。因此，应用时要求较高。常见的潜热储存方法有冰蓄热、蒸汽蓄热、相变材料蓄热等。1

储热材料如果建筑物采用混凝土墙体，那么即使在夏季也常能保持室内凉爽舒适。与之相反，木质或石膏板材质的轻质建筑结构的房屋很快就会热起来。原因在于各种建筑材质的蓄热能力不同。实心混凝土墙体比木材或石膏能存储更多的热量，因此热缓冲效果更好。它们在白天吸收热量，夜间又重新将热量释放出来。2

潜热储能材料具有相当大的热容量。热量“潜藏”于此，一旦达到某一温度，这种材料就开始吸收热量，但是整个过程中它自身的温度不会发生变化。其原理是添加于材料内部的小颗粒会利用吸收的热量实现相变．如从固体转化为液体。因此人们通常也将潜热储能材料称作相变储能材料(PCM)。目前，已经可以在建筑材料内部添加分散、细小的石蜡颗粒。石蜡颗粒接触热量后会立即熔化．但不会导致温度的升高。与未使用PCH处理过的墙体相比，做PCM处理的墙体在更长的时间段内墙体温度明显更低。

以细小颗粒状分散的石蜡一般被添加到石膏内层灰浆或墙体底漆内。在凉爽的夜间。石蜡重新凝固并在此过程中将热量释放出来。对于轻型建筑结构，同样可以通过添加细小的颗粒状分散的石蜡形成PCM。通过对夜间通风进行有效控制来降低建筑物的温度。潜热储能首先适用于行政办公建筑．它可以减少空调制冷的使用频率或干脆无需空调制冷。