一种基于天然可再生油脂的相变储能材料及其应用于的相变蓄热供暖系统
发布者:chplaza | 来源:北大科技成果 | 0评论 | 323查看 | 2019-09-23 12:03:31    

相变储能材料(Phase Change Materials,PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料,一般有固-液、液-气和固-固相变三种形式。目前固-液相变储能材料的研究和应用最为广泛,其工作原理为:当环境温度高于相变温度时,材料由固态转变为液态并吸收热量;而当环境温度低于相变点时,材料由液态转变为固态释放热量,从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量,是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。


相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能,在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值。如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、冷链运输、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。


北京大学研发出一种具有良好储热特性的相变材料。


目前主要的有机相变储能材料产品来源于石油工业的副产物,具有毒性,同时因其不会被生物降解,所以会持续产生污染。研发团队以国家“973”计划—“节能领域纳米材料机敏特性关键科学问题研究”课题的研究成果为基础,制备出基于天然可再生油脂的相变储能材料,具有绿色无毒、可降解、储能密度高等优点。通过对相变储能材料进行功能化处理,使其进一步具备了高光热转换效率及良好的储热特性,可高效利用太阳能及环境余热。目前,该研究成果已申请相关专利。


该有机相变储能材料能够满足不同的应用需求:


1.可根据实际情况研制具有不同相变温度的相变储能材料,满足各类需求。


2.该项研究完成了建筑用相变储能材料产品的中试生产,实现了相变储能产品的规模化制备,如相变储能地板产品、相变储能板材产品、相变储能粉体(60-80目)与颗粒产品(5-8mm)等。其中,地板和板材产品可用于室内装修,粉体和颗粒产品可作为其他建材,如涂料、砂浆、水泥、混凝土等的添加物。


3.将制备的相变储能板材应用于实际建筑中,取得了很好的控温节能效果:在北京冬季时,白天室内最多可少升温6-7℃,且温度峰值延后近2小时;夜晚温度降低时间最多可延迟近6小时(以降至18℃为限),有效减小了室内温度波动,并减少约18%的采暖电能能耗。


4.研究团队还进一步研制出一套相变蓄热供暖系统,该系统可将谷电期间的电能转化为热能并存储于相变储能材料内,在非谷电期间则利用所存储的热能实现用户供暖。该系统有助于电力系统的蓄热调峰,也可有效降低终端用户的采暖成本,同时还具有体积小、效率高、节能环保、无噪音、使用寿命长等优点。该系统实际的供暖试验结果表明,峰电期间仅利用存储的热量进行供暖,可使用户室内平均温度达到20℃,与市政集中供暖相比,采暖费用可降低约20%。

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