变储能房间节能技术进展及拓展潜力.doc

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1、相变储能房间节能技术研究应用进展及拓展潜力*基金工程：国家自然科学基金（50878133）；辽宁省优秀人才基金（2007R37）；辽宁省教育厅重点实验室基金（2008S193）联合资助作者简介：黄凯良（1985-），男，硕士研究生，主要从事相变储能理论与技术研究沈阳建筑大学黄凯良冯国会刘馨摘要：归纳分析了相变储能房间特点与构建形式，综述了国内外相变储能房间在复合相变墙体被动式太阳房、相变储能耗电地板采暖、相变储能太阳能热水采暖、相变储能夜间通风蓄冷、相变储能夜间空调蓄冷等方面节能技术的研究状况，指出了相变储能房间可再生自然能源

2、利用的潜力及技术研究方向。关键词：相变储能；复合技术；节能0引言建筑围护结构作为室内外环境的分界面，承担的功能主要有视野、采光、遮阳与隔热、保温(散热)、通风和隔声六大方面，将相变材料融入建筑维护结构进而改进建筑围护结构形式与热性能,是建筑节能的重要途径[1]，成为近些年建筑节能工作的一个亮点。相变储能房间在提高房间热舒适性、减少暖通空调能耗以及调节城市电网昼夜电力峰谷差方面展示了其独特的引人关注的优势。国内外诸多学者对于相变材料的性能优化、相变导热问题、相变材料与建材的结合、相变储能房间形式的优化与模拟做了较多的研究工作，相

3、变储能理论与技术的发展不断向前推进，但是在相变储能房间的节能技术方面，特别是充分利用可再生自然能源而不采用(或少采用)附加能源方面显得非常薄弱，至今没有比较成熟可靠、系统性的技术，相变储能房间的节能潜力也有待进一步挖掘。笔者所在课题组在进行相变材料测试与配比优选、相变墙房间搭建与冬夏季工况测试、相变储能构建热性能优化、太阳能新风与相变地板热集成技术等研究基础上，开始进行相变储能房间太阳能利用新技术与夏季蓄冷技术的开发与应用研究。本文就国内外典型相变储能房间的节能技术研究应用进展进行分析讨论，并对相变储能房间可再生自然能源利用进

4、行技术论证及节能潜力对比，本研究将会为目前全球关注的节能减排工作提供更有吸引力的选择方案。1相变储能房间构建形式与特点相变材料具有潜热蓄热密度大，蓄放热过程近似绝热，传热温差小的优点。将相变材料融入建筑维护结构就构成了相变储能房间，它可以缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾，对建筑物的供暖，空调负荷起到削峰填谷的作用。相变材料与建筑材料相结合不仅可以缩小冷热源的规模，节约初投资，而且，由于电网负荷峰谷电价分计制的实行，还可以降低供暖、空调系统的运行费用。相变材料与建筑材料结合可以构成热性能优异的相变储能构件，其方式一

5、般有三种：（1）直接用相变材料浸泡建材（一般是石膏板）；（2）将相变材料封装成管状、板状或块状；（3）采用支撑材料包裹相变材料然后混入混凝土等建材中。方式一的特点是应用简单、相变材料容易挥发和渗漏；方式二的特点是相变材料利用量大，但影响相变材料的导热（主要针对有机相变材料）；方式三是现在研究的热点，较好的解决了前两种方式的缺点，但有些繁琐，且相变材料融入量不够理想。相变构件有机融入到建筑中的方式一般有以下几种：（1）相变墙板敷设在墙体内表面、顶棚；（2）相变构建设置在地板上与地板辐射采暖有机结合；（3）室内顶棚、地板等地方设置

6、专门的蓄冷（热）相变构建；（4）将多层相变构件融入维护结构，这在国外研究的多一些。8/8美国OakRidge实验室的Stovall和Tomlinso[2]的分析表明相变石膏墙板的成本比普通石膏墙板增加约1.30美元/m2。通过模拟得出，对于类似美国田纳西州气候类型的地区，使用相变墙板能使采暖设备容量选型减少1/3，而对于类似丹佛气候类型的地区，使用相变墙板能使采暖设备容量选型减少1/2。MahaAhmad[3]对由轻质墙板、真空板、相变材料组成的细胞房进行了热性能测试和模拟工作，实验数据与模拟数据符合较好，对于相变房间的指导设

7、计很有意义。A.Pasupathy总结了将相变材料集成到建筑中的各种方法、相变材料的选择以及相变材料在空调制冷和采暖的应用，A.Pasupathy等人提出了在屋顶采用双层相变材料的方案，并进行了实验和模拟工作，他们建议上层相变材料板的相变温度要比周围平均温度高6-7℃，该方案可以实现全年综合节能效益[4]。F.Mathieu-Potvin,和L.Gosselin提出了一个分析含有多相变材料层外墙的热防护效果的模型[5]，结果显示在室内外温差小的情况下可以实现较好的收益，他们还采用遗传算法对墙体的构成进行了优化，他们对多层相变层

8、维护结构做了基础性的研究工作。2典型相变储能房间节能技术2.1复合相变墙体被动式太阳房将相变材料复合到现有建材中，可以在建筑承重增加较小的条件下有效增大建筑热惯性，减小室内温度波动，改善房间热性能。按照蓄能的方式可分为被动蓄能式相变建筑围护结构和主动蓄能式相变建筑围护结构。图