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为了适应公司新战略的发展,保障停车场安保新项目的正常、顺利开展,特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划相变材料相变点随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高,相应地建筑能耗也增加,造成能源消耗过快,环境污染加剧。如何在维持可持续发展的前提下,使用最低能耗达到居住环境舒适度最大化已成为建筑节能领域里研究的热点。通过用相变储能建筑材料构筑的建筑围护结构,可以降低室内温度波动,提高舒适度,使建筑供暖或空调不用或者少用能量,提高能源利用效率,并降低能源的运行费用。相变材料是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质,储热系统按照储热方式不同可以分为显热储热、潜热储热和化学反应储热三类。与显热储能材料相比,PCM具有储能密度大,效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点,因而可以应用于很多领域,如太阳能利用、废热回收、智能空调建筑物、调温调湿、工程保温材料、医疗保健与纺织行业等方面。但化学反应热蓄热虽然具有储能密度大的特点,但应用技术和工艺太复杂,目前只能在太阳能利用研究领域受重视,离实际的应用还很远,因此PCM成为了热能储存的主要应用方式。相变材料的蓄热机理与特点相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固液相变为例,在加热到熔化温度时,就产生从固态到液态的相变,熔化的过程中,相变材料吸收并储存大量的潜热;当相变材料冷却时,储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去,进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中,所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时,材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变,形成一个宽的温度平台,虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大。相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。其中,无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等;有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物;近年来,复合相变储热材料应运而生,它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点,又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。因此,研制复合相变储热材料已成为储热材料领域的热点研究课题。但是混合相变材料也可能会带来相变潜热下降,或在长期的相变过程中容易变性等缺点。相变储能建筑材料相变储能建筑材料兼备普通建材和相变材料两者的优点,能够吸收和释放适量的热能;能够和其他传统建筑材料同时使用;不需要特殊的知识和技能来安装使用蓄热建筑材料;能够用标准生产设备生产;在经济效益上具有竞争性。相变储能建筑材料应用于建材的研究始于1982年,由美国能源部太阳能公司发起。20世纪90年代以PCM处理建筑材料的技术发展起来了。随后,PCM在混凝土试块、石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾。1999年,国外又研制成功一种新型建筑材料固液共晶相变材料,在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料,可以保持室内温度适宜。另欧美有多家公司利用PCM生产销售室外通讯接线设备和电力变压设备的专用小屋,可在冬夏天均保持在适宜的工作温度。此外,含有PCM的沥青地面或水泥路面,可以防止道路、桥梁、飞机跑道等在冬季深夜结冰。相变材料与建筑材料的复合工艺PCM与建材基体的结合工艺,目前主要有以下几种方法:将PCM密封在合适的容器内。将PCM密封后置入建筑材料中。通过浸泡将PCM渗入多孔的建材基体。将PCM直接与建筑材料混合。将有机PCM乳化后添加到建筑材料中。国内建筑节能知名企业北京振利高新技术公司成功地将不同标号的石蜡乳化,然后按一定比例与相变特种胶粉、水、聚苯颗粒轻骨料混合,配制成兼具蓄热和保温的可用于建筑墙体内外层的相变蓄热浆料。试验楼的测试工作正在进行中。同时在开发的还有相变砂浆、相变腻子等产品。相变材料在建筑围护结构中的应用现代建筑向高层发展,要求所用围护结构为轻质材料。但普通轻质材料热容较小,导致室内温度波动较大。这不仅造成室内热环境不舒适,而且还增加空调负荷,导致建筑能耗上升。目前,采用的相变材料的潜热达到170J/g甚至更高,而普通建材在温度变化1时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量。因此,复合相变建材具有普通建材无法比拟的热容,对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。相变材料的选择用于建筑围护结构的相变建筑材料的研制,选择合适的相变材料至关重要,应具有以下几个特点:熔化潜热高,使其在相变中能贮藏或放出较多的热量;相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少;有合适的相变温度,能满足需要控制的特定温度;导热系数大,密度大,比热容大;相变材料无毒,无腐蚀性,成本低,制造方便。在实际研制过程中,要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难。因此,人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大相变潜热的相变材料,而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素。就目前来说,现存的问题主要在相变储能建筑材料耐久性以及经济性方面。耐久性主要体现在三个方面:相变材料在循环过程中热物理性质的退化问题;相变材料易从基体的泄漏问题;相变材料对基体材料的作用问题。经济性主要体现在:如果要最大化解决上述问题,将导致单位热能储存费用的上升,必将失去与其他储热法或普通建材竞争的优势。相变储能建筑材料经过20多年的发展,其智能化功能性的特点勿容置疑。随着人们对建筑节能的日益重视,环境保护意识的逐步增强,相变储能建筑材料必将在今后的建材领域大有用武之地,也会逐渐被人们所认知,具有非常广阔的应用前景。相变材料应具有以下几个特点:凝固熔化温度窄,相变潜热高,导热率高,比热大,凝固时无过冷或过冷度极小,化学性能稳定,室温下蒸汽压低。此外,相变材料还需与建筑材料相容,可被吸收。3相变储能材料的特点作为相变材料主要应满足的要求有:合乎需要的相变温度:足够大的相变潜热:性能稳定,可反复使用;相变时的膨胀收缩性小;导热性好,相变速度快;相变可逆性好,原料廉价易得等。绝大多数无机物相变材料具有腐蚀性,相变过程中存在过冷和相分离的缺点。为防止无机物相变材料的腐蚀性。储热系统必须采用不锈钢等特殊材料制造,从而增加了制造成本:为抑制无机物相变材料在相变过程中的过冷和相分离,需通过大量试验研究,寻求好的成核剂和稳定剂。而有机物相变材料则热导率较低。相变过程中的传热性能差,在实际应用中通常采用添加高热导率材料如:铜粉、铝粉或石墨等作为填充物以提高热导率。或采用翅片管换热器,依靠换热面积的增加来提高传热性能,但这些强化传热的方法均未能解决有机相变材料热导率低的本质问题。固一液相变材料主要优点是价格便宜,但是存在过冷和相分离现象,从而导致储能不理想:易产生泄露问题,污染环境;腐蚀性较大,封装容器价格高等缺点。与固一液相变材料相比,固一固相变材料具有不少优点。可以直接加T成型,不需容器盛装:固一固相变材料膨胀系数较小,相变时体积变化较小:不存在过冷和相分离现象,不需要加入防过冷剂和防相分离剂;毒性很低,腐蚀性很小;无泄露问题,对环境不产生污染;组成稳定,相变可逆性好,使用寿命长:装置简单,使用方便。固一固相变材料主要缺点是相变潜热较低,价格较高。4应用展望相变储能材料的开发已逐步进入实用阶段,主要用于控制反应温度、利用太阳能、储存工业反应中的余热和废热。低温储能主要用于废热回收、太阳能储存及供暖和空调系统。高温储能用于热机、太阳能电站、磁流体发电及人造卫星等方面。此外,固一固相变蓄热材料主要应用在家庭采暖系统中,它与水合盐相比具有不泄漏、收缩膨胀小、热效率高等优点,能耐3000次以上的冷热循环(相当于使用寿命25年):把它们注入纺织物,可以制成保温性能好、重量轻的服装:可以用于制作保温时间比普通陶瓷杯长的保温杯:含有这种相变材料的沥青地面或水泥路面,可以防止道路、桥梁结冰。因此,它在工程保温材料、医疗保健产品、航空和航天器材、军事侦察、日常生活用品等方面有广阔的应用前景。今后相变储能材料的发展主要体现在以下几个方面:(a)进一步筛选符合环保的低价的有机相变储能材料,如可再生的脂肪酸及其衍生物。对这类相变材料的深入研究,可以进一步提升相变储能建筑材料的生态意义:(b)开发复合相变储热材料是克服单一无机或有机相变材料不足,提高其应用性能的有效途径;(c)针对相变材料的应用场合,开发出多种复合手段和复合技术,研制出多品种的系列复合相变材料是复合相变材料的发展方向之一:(d)开发多元相变组合材料。在同一蓄热系统中采用相变温度不同的相变材料合理组合,可以显著提高系统效率,并能维持相变过程中相变速率的均匀性。这对于蓄热和放热有严格要求的蓄能系统具有重要意义:(e)进一步关注高温储热和空调储冷。美国NASALewis研究中心利用高温相变材料成功的实现了世界上第一套空间太阳能热动力发电系统2kW电力输出,标志这一重要的空间电力技术进入了新的阶段。太阳能热动力发电技术是一项新技术,是最有前途的能源解决方案之一,必将极大地推动高温相变储热技术的发展。另外,低温储热技术是当前空调行业研究开发的热点,并将成为重要的节能手段;(f)纳米复合材料领域的不断发展,为制备高性能复合相变储热材料提供了很好的机遇。利用纳米材料的特点制备新型高性能纳米复合相变储热材料是制备高性能复合相变材料的新途径。3相变材料的应用相变材料的应用已逐步进入实用阶段,且在许多领域都具有应用价值,如太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、电子器件热保护、纺织服装、农业等?。I32纳米复合相变材料由于纳米材料具有独特的电、磁和光学性能,为常规的复合材料的研究增添了新的内容,含有纳米单元相的纳米复合材料通常以实际应用为直接目标,是纳米材料工程的重要组成部分,正成为当前纳米材料发展的新动向。文献l1州中研究了用溶胶-凝胶法制备新型有机-无机纳米复合相变储热材料,并利用差式扫描量热分析仪测定材料的相变温度、相变潜用寿命长、反复使用也不会分解和分层、过冷现象也不太严重、对应用中的影响不大。但是它们有一个严重的缺点,就是将其加热到固-固相变温度以上,它们由晶态固体变成塑性晶体时,塑晶有很大的蒸气压,易挥发损失,从而导致其使用时仍需容器封装,体现不出固-固相变材料的优越性。固-固相变材料与固-液相变材料相比具有很大的优点:一是它无需容器盛装,可以直接加工成型;二是固-固相变膨胀系数较小,体积变化小;三是过冷程度轻,无相分离现象;四是无毒、无腐蚀、无污染;五是热效率高,性能稳定,使用寿命长;六是使用方便,装置简单。因此,固-固相变材料是很有前途的研究领域。由于对固-固相变研究的时间相对较短,尚有大量的末开垦的领域,目前得到的固-固相变材料,由于品种较少且有缺陷,需要进一步研究。I4相变储能材料的遴选原则不论开发出何种相变材料,都必须具备如下几个方面的要求。一是热性能要求:有合适的相变温度,较大的相变潜热,合适的导热性能(一般宜大)。二是化学性能要求:在相变过程中不应发生熔析现象,以免导致相变介质化学成分的变化;相变的可逆性要好,过冷度应尽量小,性能稳定;无毒、无腐蚀、无污染;使用安全,不易燃、易爆或氧化变质;较快的结晶速度和晶体生长速度。二是物理性能要求:低蒸气压;体积膨胀率要小;密度较大。四是经济性能要求:原料易购,价格便宜。纳米复合相变储能材料的制备方法主要有:微纳米胶囊技术、溶胶-凝胶技术、插层原位复合技术、毛细吸附技术和纳米微粒改性技术等2聚乙二醇相变材料的研究现状固一固相变材料,主要是通过晶体有序一无序结构转变进行可逆储能和释能L8】,如多元醇类和高分子交联树脂。这类材料有很多优点:相变膨胀系数小,无过冷和相分离现象,无腐蚀,可直接加工成型等。但因为相变温度较高(多数在100以上),而在实际应用中较少。而固一液相变储能材料,不论是有机类还是无机类,其
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