相变蓄热技术在热泵中的应用
相变蓄热技术在热泵中的应用
汪南，杨硕，朱冬生
（华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州， 510640）
摘要：本文综述了蓄热技术的研究进展及其在热泵中的应用，并重点介绍了一种相变蓄热式热泵热水器，最后对这种技术的发展进行了展望。
关键词：蓄热相变热泵热水器
0 前言
能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础，随着人类对能源的需求量不断增大，能源问题越来越引起人们的重视。但是，大多数能源存在间断性和不稳定性的特点，导致大量热能在时间与空间匹配上的不平衡性，从而使得一方面能源短缺，另一方面又有大量余热被白白浪费。因此，合理利用能源、提高能源利用率是当务之急。
蓄能技术就是采用适当的方式，利用特定的装置，将暂时不用的或者多余的热能通过一定的储能材料储存起来，等到需要时再利用的方法，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。相变蓄热技术在太阳能、工业余热、废热利用以及电力调峰等方面具有很大的潜在应用优势，近年来引起了众多科研工作者的重视。
1 蓄热技术的研究进展
1983年，美国Telkes博士在蓄热技术方面做了大量工作[1]。她对水合盐，尤其是十水硫酸钠(Na2S04?10H2O)进行了长期的研究，对Na2S04?10H2O的相变寿命进行了多达1000次的实验，并预测该材料可相变2000次，并在马萨诸塞州建起了世界上第一座PCM被动太阳房。20世纪70年代早期，日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行了用于采暖和制冷系统的相变材料的研究，他们研究了水合硝酸盐、磷酸盐、氟化物和氯化钙。在相变材料应用方面，他们特别强调制冷和空调系统中的储能。东京科技大学工业和工程化学系的Yoneda等人研究了一系列可用于建筑物取暖的硝酸共晶水合盐，从中筛选出性能较好的MgCl2?6H20和Mg(NO3)2?6H2O共晶盐(熔点59.1℃)。位于Ibaraki的电子技术实验室对相变温度范围为200～300℃的硝酸盐及它们的共晶混合物进行了研究。德国GawronK和Schroder J在对-65～0℃的温度范围内相变性能的研究后，推荐在储冷中采用NaF-H20共晶盐(-3.5℃)；在低温储热或热泵应用中采用KF?4H20；在建筑物采暖系统中，采用CaCl2?6H20(29℃)或Na2HP04(35℃)。Krichel绘制了大量PCMs的物性图表。他认为石蜡、水合盐和包合盐(elath-rate)是100℃以下储能用相变材料的最佳候选材料。
我国对蓄热相变的理论和应用也进行了广泛的研究[2-9]，中国科学技术大学从1978年开始进行相变储热的研究，陈则韶、葛新石、张寅平等人[10～12]在相变材料热物性测定和相变过程导热分析方面做了大量工作，申请了多项专利。1983年，华中师范大学阮德水等[13]对典型的无机水合盐Na2S04?10H2O
和NaCH3COO?3H2O的成核作用进行了系统研究，较好地解决了无机水合盐的过冷问题；胡起柱等人用DNS法测定了新制备的Na2S04?10H2O、NaCl均匀固态物质的初始熔化热及上述样品在15℃±0.1℃长时间保温的熔化热，并从相平衡和结晶机理讨论了初始化热值较低的原因；1984年，河北省科学院能源研究所唐钰成等人对相变蓄热材料进行了量热研究，并研制和实验了太阳房相变蓄热器；1990年，哈尔滨船舶工程学院周云峰、温淑芝等人研制的蓄热材料，是由结晶碳酸钠、结晶硫酸钠、尿素、硫酸钾、水和结晶剂组成。它具有良好的蓄热性能，原料成本低、无毒、无腐蚀性，生产时对环境不造成任何污染，产品可以数年循环使用，适用于各种温室冬季采暖，节约能源。此研究发明1987年获得了国家专利。1992年，清华大学阮德水、李元哲等人对相变蓄热材料在太阳房中的应用进行了基础研究(国家“八?五”科技攻关课题)，此相变蓄热材料是以Na2S04?10H2O为基质的低共熔物，选择适合的容器，此蓄热装置1986～1987年冬在清华大学对比实验室进行了测试，1989～1990年冬在北京温泉乡被动太阳房中进行了应用实验。实验结果表明：相变蓄热材料在白天有效储存多余太阳热能，夜间向室内供热，减少太阳房温度波动，提高了室内温度。
近年来，国内学者在组合相变材料，复合相变材料，定形相变材料等方面都进行了深入的研究，取得了一些进展。
2 蓄热技术在热泵中的应用
2.1 热泵热水器的工作原理
热泵是一种能量提升装置, 它从周围环境中吸收热量, 再把它传递给被加热对象(温度较高物体)。它在工作中, 本身消耗一部分能量, 把环境介质中储存的能量加以挖掘, 通过制冷剂循环系统提高温度进行利用, 而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分, 因此, 利用热泵可以节约大量高品位能源。常规热泵包括地源热泵、水源热泵、空气源热泵等几种形式，作为空调技术其应用已经很普遍.热泵热水器是热泵在供应热水方面的应用，即通过高温的制冷剂来加热水到一定的温度来提供热水。热泵热水器被认为是继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器之后的第四种热水器，其工作原理如图1所示。
热泵热水器由压缩机、蒸发器、加热器(冷凝器)、膨胀阀、热水循环泵、储水罐和控制器这几部分组成。制冷剂蒸进人到压缩机后，被压缩成高温高压的蒸气，进入到冷凝器，将热量传递给储水罐里的水，使水升温，冷凝器内的工质蒸气变成液体，经膨胀阀成为低压液体，进人到蒸发器，吸收空气中的热量，变成低压蒸气，再进人到压缩机，完成一个循环。假设压缩机所做的功(来源厂电能)为W.蒸发器所吸收的热量为Q1 ,则冷凝器向水释放的热量为Q2，它们之间的关系式为:
Q2 =Q1+W
能效比COP= Q2 /W>1
从上面的分析可以看出热泵热水器的加热量要大于所消耗的电能，C 0 P值一般都在3以上，可见其节能效果是很明显的。
由于热泵成本构架原因(含有空调的整个热泵系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器等关键部件，义要加上一个储水罐以及需要填充工质等，输入功率大，制造成本较高)，决定价格必然较高，新产品市场启动难度不小，普及推广极其困难。热泵热水器打开市场，消费者的节能环保观念普及是一个方面，而安装尺寸与占用空间同样是人们到底是选择燃气热水器、电热水器还是选择热泵热水器所需要考虑的问题。我国的居民住宅以单元房为主，面积有限，不便于室内安装一个体积尺寸庞大的热泵热水器的立式储水罐。因此热泵热水器的发展遇到了很多的问题。
2.2 相变蓄热技术在热泵热水器的应用
华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室朱冬生教授课题组在深入研究了热泵热水器和蓄热技术的基础上，提出把两种技术的优势结合起来，提出了相变蓄热式热泵热水器的设想，并申请了专利[14]。材料采用石蜡，相变温度在60度左右。本课题研究的高效相变蓄热热泵热水器不但继承了常规热泵热水器节能和能使用低谷廉价电力的优点，还克服常规热泵热水器的问题与不足。由于可以较大程度减小压缩机的功率与尺寸，从而可以大幅度减少热泵热水器的成本和销售价格；用与冷凝器结合在一起质量轻、体积小、可灵活布置的相变蓄热箱替代了常规热泵热水器体积庞大的立式储水箱，甚至可以在房屋装修时将相变蓄热箱置于墙体内，非常适合于国内单元式住宅安装。
图2为相变蓄热式热泵热水器的工作原理图，它由蒸发器、压缩机、储能系统和膨胀阀组成，储能系统内又由相变材料石蜡、储能换热板、取热换热板及翅片组成，储能换热板与取热换热板交错布置，板与板之间由翅片连接，翅片之间则由石蜡充满。相变蓄热式热泵热水器工作时分为两个阶段。
储能阶段：关闭进、出水阀门，利用压缩机排出的高温高压工质与相变储能材料石蜡通过储能换热板进行热量交换，热泵工作产生的热量以显热和相变潜热的形式储存于石蜡之中。
放热阶段：打开进、出水阀门。这里有两种方式，若石蜡所储热量足够多时，可让压缩机停止工作，让自来水通过储能装置中的取热换热板，利用石蜡所储热量将水加热到所需温度；若石蜡所储热量还不够时，则让压缩机继续工作，将通过储能装置的自来水继续流经加热换热器与工质换热，从而达到将自来水加热到所需温度的目的。
新型的高效相变蓄热式热泵热水器具有以下优点：
(l)将固液相变储热节能技术与高效供热的热泵技术进行了有机结合。
(2)可以较大程度减小压缩机的功率与尺寸，从而可大幅减少热泵热水器的成本构架(包括压缩机、冷凝器、蒸发器等关键部件及需要填充工质等)。
(3)用质量轻、体积小、可灵活布置的相变储热箱替代了常规热泵热水器体积庞大的立式储水箱，甚至可以在房屋装修时将相变储热箱置于墙体内，非常适合于国内单元房浴室安装。
(4)可利用低谷电储热，且储热温度低，与环境温差小，最大幅度减轻了散热损失。
(5)由于采用了小功率压缩机，减轻了对电线容量的依赖，旧房改造也可考虑安装使用。
(6)由于采用了分段加热与逆流高效换热技术，有效降低了加热过程中的传热温差，使得平均冷凝压力低于常规热泵系统，提高了系统的能效比。（7）由于热量通过相变材料为中介传输，水电分离。产品安全可靠。
3 结论
随着经济的发展和人民生活水平的提高，居民能源消费量迅速增长，其中，生活热水占有很大比重。目前，生活热水通常是用消耗燃气、电力等高品位能源的热水器来获得，对产生生活热水的热水器进行节能研究，对于促进居民生活能源的合理利用与开发以及整个社会的节能与环保有着重要的意义。因此，将热泵技术与蓄热技术结合，研制高效相变蓄热热泵热水器，具有巨大的社会效益和经济效益。
参考文献
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[13]阮德水，张大平，张道圣等．相变储热材料的DSC研究[J]．太阳能学报， 1994，15(1)：19-24
[14]朱冬生、汪南，相变蓄热热泵热水器，专利号2
蓄热技术及其应用
蓄热技术及其应用 蓄热技术是缓解人类能源危机的一种重要手段。本文首先介绍了蓄热技术的分类和特点，分析了蓄热技术在国内外的研究情况，又阐述了它在暖通空调等领域的应用状况，最后对蓄热技术的发展进行了展望。 Key words：heat storage technology；phase transition；HV AC；energy saving 在许多能量利用系统中，往往存在着能量供应和需求的时间性差异，造成了能量利用的巨大浪费。蓄热技术是解决该问题的一种有效途径。蓄热技术的核心应用在于调和热能供给与需求在时间和空间上不相匹配的矛盾，在太阳能热利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及建筑节能、暖通空调等领域具有广泛的应用前景。 1.蓄热技术分类及特点 蓄热技术目前主要有显热蓄热、潜热蓄热（相变蓄热）和化学反应蓄热三种。 显热蓄热是利用物质温度的变化来存蓄热量的。常用的显热蓄热介质有水、水蒸气、鹅卵石等。显热蓄热介质来源广泛，价格低廉，系统简单，是目前最成熟、应用最广泛的蓄热方式。 潜热蓄热是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中，吸收或放出相变潜热的原理。由于液气或固气转化时，容积变化非常大，不易控制，在实际工程中较难应用，目前有实际应用价值的是固液相变式蓄热。该技术的优势是：蓄热密度大、相变时温度稳定、所用装置简单、体积小、设计灵活等。 化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能。化学能蓄热的特点是：可逆性好；正逆反应转变的速率快；蓄热密度比显热蓄热和潜热蓄热都大，可以贮存高温热能；也无须绝热保温，可以长时间的蓄热。但化学能蓄热系统复杂、价格也高。 2.蓄热技术国内外研究情况 20世纪30年代以来，相变蓄热的基础理论和应用技术研究在发达国家（如美国、加拿大、日本、德国等）迅速崛起。材料科学，太阳能，航天技术，建筑物空调采暖通风及工业废热利用等领域的相互渗透与迅猛发展为相变蓄热研究和应用创造了条件。在相变蓄热的理论和应用研究方面，美国一直处于领先地位。Dr. Maria Telkes等先后在相变材料的配制和性能研究、相平衡、相变传热、相变材料性能改善等方面做了大量工作，并在马萨诸塞州建起了世界上第一座PCM 太阳能暖房。60年代，随着载人空间技术的迅速发展，美国NASA 大力发展了相变材料热控技术。70 年代早期，日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行
相变蓄热技术在热泵中的应用
相变蓄热技术在热泵中的应用 汪南，杨硕，朱冬生 （华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州， 510640） 摘要：本文综述了蓄热技术的研究进展及其在热泵中的应用，并重点介绍了一种相变蓄热式热泵热水器，最后对这种技术的发展进行了展望。 关键词：蓄热相变热泵热水器 0 前言 能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础，随着人类对能源的需求量不断增大，能源问题越来越引起人们的重视。但是，大多数能源存在间断性和不稳定性的特点，导致大量热能在时间与空间匹配上的不平衡性，从而使得一方面能源短缺，另一方面又有大量余热被白白浪费。因此，合理利用能源、提高能源利用率是当务之急。 蓄能技术就是采用适当的方式，利用特定的装置，将暂时不用的或者多余的热能通过一定的储能材料储存起来，等到需要时再利用的方法，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。相变蓄热技术在太阳能、工业余热、废热利用以及电力调峰等方面具有很大的潜在应用优势，近年来引起了众多科研工作者的重视。 1 蓄热技术的研究进展 1983年，美国Telkes博士在蓄热技术方面做了大量工作[1]。她对水合盐，尤其是十水硫酸钠(Na2S04?10H2O)进行了长期的研究，对Na2S04?10H2O的相变寿命进行了多达1000次的实验，并预测该材料可相变2000次，并在马萨诸塞州建起了世界上第一座PCM被动太阳房。20世纪70年代早期，日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行了用于采暖和制冷系统的相变材料的研究，他们研究了水合硝酸盐、磷酸盐、氟化物和氯化钙。在相变材料应用方面，他们特别强调制冷和空调系统中的储能。东京科技大学工业和工程化学系的Yoneda等人研究了一系列可用于建筑物取暖的硝酸共晶水合盐，从中筛选出性能较好的MgCl2?6H20和Mg(NO3)2?6H2O共晶盐(熔点59.1℃)。位于Ibaraki的电子技术实验室对相变温度范围为200～300℃的硝酸盐及它们的共晶混合物进行了研究。德国GawronK和Schroder J在对-65～0℃的温度范围内相变性能的研究后，推荐在储冷中采用NaF-H20共晶盐(-3.5℃)；在低温储热或热泵应用中采用KF?4H20；在建筑物采暖系统中，采用CaCl2?6H20(29℃)或Na2HP04(35℃)。Krichel绘制了大量PCMs的物性图表。他认为石蜡、水合盐和包合盐(elath-rate)是100℃以下储能用相变材料的最佳候选材料。 我国对蓄热相变的理论和应用也进行了广泛的研究[2-9]，中国科学技术大学从1978年开始进行相变储热的研究，陈则韶、葛新石、张寅平等人[10～12]在相变材料热物性测定和相变过程导热分析方面做了大量工作，申请了多项专利。1983年，华中师范大学阮德水等[13]对典型的无机水合盐Na2S04?10H2O
相变式蓄热材料
相变蓄热球 基本原理： 相变蓄热是依靠物质相变过程（固－液态转化）中必须吸收或放出大量相变潜热的物理现象进行能量的存储和释放。由于单位体积的相变蓄热材料能够蓄存的能量远远大于单位体积的显热蓄能材料能够承受的范围，因此相变蓄热材料具有极大的应用范围。但合适的相变材料研发一直是全世界的热点和难点。 经过长期研究，开发出具有完全自主知识产权的中温相变蓄热材料SXC-CZ。该蓄热材料依靠物质相变过程中转移大量相变潜热，可提供79摄氏度供热平台，蓄能能力达到同体积常压水的7倍。 相变蓄热球是相变蓄热产品和相变蓄热应用工程中最基础的结构产品。它以良好的热传导材料为载体，填充锦立独有的SXC－CZ相变蓄热材料，在保持良好的相变蓄热性能的情况下，大大方便了产品的安装和工程的实施，它可广泛应用于各种蓄热产品和场所，在相同的效能下，它比取代传统的水蓄热体积将缩小7倍以上。
1． 79摄氏度的相变温度满足多种蓄热要求 2．优秀的蓄热性能，在相同体积下，蓄热能力是石蜡的3倍 3．良好的热传导性，热传导速度是石蜡10倍 4．物理性能非常稳定，可长期使用无衰减 5．标准化设计，易于蓄热产品的开发和蓄热工程中的应用基本参数： 二、 蓄热球产品说明 蓄热球又称球状蓄热体，蓄热小球具有热震稳定性好、蓄热量大、强度高、易清洗、可重复利用等优点。适用于气体及非气体燃料工业炉的蓄热球燃烧系统选用。
联盛高效蓄热球，比表面积可达到240m2/m3。众多蓄热小球将气流分割成很小流股，气流在蓄热体中流过时，形成强烈的紊流，有效的冲破了蓄热体表面的附面层，又由于球径很小，传导半径小、热阻小、密度高、导热性好，故可实现蓄热式烧嘴频繁且快速换向的要求。 蓄热球可利用20~30次/h的换向，高温烟气流经蓄热体床层后内便可将烟气降至130℃左右排放。 高温煤气和空气流经蓄热体在相同路径内即可分别预热到 仅比烟气温度低100℃左右，温度效率高达90%以上。 因蓄热小球体积十分小巧，加之小球床的流通能力强，即使积灰后阻力增加也不影响热换指标。 蓄热球具有抗氧化、抗渣性强的特点。 蓄热球主要用于冶金行业热风炉蓄能蓄热用的耐火球。蓄热球具有纯度、高强度大、热震稳定性好,使用寿命长等优点，蓄热球是一种以AL2O3、高岭土、合成骨料，莫来石晶体等材质制成。按照滚制和机压成型法两种。该产品具有强度高、抗热震性优良、更换清洗方便、使用寿命长等优点。蓄热瓷球主要有陶瓷小球、多孔圆柱瓷球、多孔圆瓷球三种，该产品具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、密度高、热阻小、强度高、蓄放热量大、导热性能好等显著优点，特别适应于空气分离设备蓄热器和钢铁厂高炉煤气加热炉作蓄热填料，该技术是通过对煤气和空气进行双预热，即使低热值的劣质
135电锅炉水蓄热技术的应用实例
电锅炉水蓄热技术的应用实例 现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司张伟程 摘要：介绍了电锅炉水蓄热技术在具体工程设计中的应用，并着重介绍了该系统的概况、流程以及各种运行模式下的控制方式。 关键词：电锅炉水蓄热运行模式控制 1 电锅炉水蓄热技术介绍 集中空调的冬季供暖部分，根据热源的类型，可以分为空气（或水）源热泵、燃油、燃煤气（或天然气）、燃煤、用电等几大类。 从用户的角度看，使用电作为热源不需要排废水、废气、废渣，也无明火，不需设置堆煤或储油场地，为最清洁能源，不存在消防、环保等特殊要求，且用电设备可以做到完全自动控制，减少人为操作所带来的浪费及管理难度。 对于以电能作为空调供暖热源的系统，在《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中有明确的规定：“除非夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热式电锅炉不在日间用电高峰和平时段时间启用的建筑，不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源。”故在实际应用时，不得采用电锅炉直供的形式，一般采用电锅炉水蓄热系统，且以全量蓄热为好。 电锅炉水蓄热系统是指在电力低谷期间，以水为介质将电锅炉产生的热量储存在蓄热装置中，适时供应给用热设备的系统[1]。这样在用电高峰时段就可以不开或者少开电锅炉，从而减少高峰时段用电量，起到移峰填谷的作用。电锅炉水蓄热从系统构成上来说只是在常规电热锅炉的基础上增加了一套水蓄热装置，其他各部分在结构上与常规热源系统并无不同，它在使用范围方面也与常规供热系统基本一致。通常水蓄热装置有常温（常压、温度低于100℃）和高温（高压、温度高于100℃）两种，蓄热量有全量和分量两种模式，蓄热系统有串联和并联两种流程。 电锅炉水蓄热系统具有以下几个显著优点： 1）适合在无集中供热与燃气源，而电力充足、供电政策支持和电价优惠的地区使用。 2）采用电能，不存在排放废水、废气、废渣之忧，无燃烧过程，安全可靠性高。 3）由于水蓄热系统是按白天全量负荷在夜间蓄热时段的平均值来确定电锅炉装机容量的，而电锅炉直供系统则是按白天的峰值负荷来确定的。所以相对于电锅炉直供系统，水蓄热系统减少了电锅炉装机容量，其附属运转设备和电力设施的装机容量也相应减少，从而减少了初投资费用。 4）可根据外界空调负荷的变化更及时、灵活、精确地供应储存的热量。 5）利用峰谷电价差，可以明显减少运行费用。有利于平衡用电负荷，缓解供电矛盾[2]。 6）当停电时，用小功率应急发电机带动循环水泵即可继续提供热量，提高了供暖系统的可靠性。 2 工程概况 陆家嘴时代金融中心（B3-5地块）冬季空调供暖设计计算热负荷峰值为5 044 kW：1~6层（裙房）973 kW，8~20层（低区）1 331 kW，22~34层（中区）1 331 kW，36~46层（高区）1 409 kW。考虑到当时的市政能源条件（无集中供热与燃气源，电力充足、供电政策支持和电价优惠）和初投资与运行费用的效益比以及机房安全条件，本工程采用常压型电热水锅炉生产的蓄热水作为空调供暖热源，采用常温全量（不考虑不可预见系数）蓄热模式、并联流程，并根据楼层分布情况分设4套系统，机房分别布置于7层，21层，35层，PH1设备层。每套系统均设有2台675 kW的电锅炉、1个有效容积为200m3的蓄热水箱，其设计蓄热水温为45~90 ℃，蓄热量为10 465 kWh；考虑10%的余量，联合供热（板式换热器的）总供热能力为1 600 kW；板式换热器一次侧的设计进、出水温度为55 ℃/45 ℃、二次侧（空调末端设备）的设计供、回水温度为50 ℃/40 ℃。该水蓄热系统夏季可兼作蓄冷用，其蓄热水箱转变为蓄冷水箱，主要用于新风空调箱的供冷。 系统有冬季电锅炉单蓄热、电锅炉单供热、蓄热水箱单供热、电锅炉与蓄热水箱联合供热（蓄热水箱优先）、电锅炉边蓄热边供热以及夏季制冷机蓄冷、蓄冷水箱放冷共7种运行模式，其原理见图1。
空气源热泵技术与应用
空气源热泵技术及其应用 建筑工程学院建筑环境与能源应用工程 B132班游诚 目录 摘要 --------------------------------------------2 关键词 --------------------------------------------2 前言 --------------------------------------------3 1.空气源热泵的简介 ----------------------------------4 1)概念 ----------------------------------------4 2)特点 ----------------------------------------4 3)发展历史 ----------------------------------------5 4)优点 ----------------------------------------6 5)工作原理 ----------------------------------------6 2.空气源热泵的应用 -----------------------------------9 1)空气源热泵在我国的应用 ------------------------9 2)空气源热泵的技术性分析 ------------------------9 3)空气源热泵的经济性分析 ------------------------10 4)空气源热泵的能量利用分析 ------------------------10 5)空气源热泵与能源价格的关系 ----------------------10 参考文献 -------------------------------------------11 word完美格式
相变蓄热材料综述
相变蓄热材料综述 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
相变虚热材料综述蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点．目前，主要的蓄热方法有显热蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热三种．显热蓄热是利用物质的温度升高来存储热量的．利用陶瓷粒、水、油等的热容进行蓄热，把已经高温或低温变换的热能贮存起来加以利用，如固体显热蓄热的炼铁热风炉、蓄热式热交换器、蓄热式燃烧器等，通常的显热蓄热方式简单，成本低，但储存的热量小，其放热不能恒温的缺点化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能．发生化学反应时，可以有催化荆，也可以没有催化剂一种高密度高能量的蓄热方式，它的储能密度一般高于显热和潜热，此种储能体系通过催化剂和产物分离易于能量长期储存．潜热蓄热（相变蓄热）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来进行能量储存的技术．利用相变材料相变时单位质量（体积）潜热，蓄热量非常大能把热能贮存起来加以利用，如空间太阳能发电用蓄热器，深夜电力调峰用蓄热器，其储能比显热一个数量级，而且放热温度恒定，但其储热介质一般有过冷、相分离、易老化等缺点。 一相变蓄热材料的分类 根据相变种类的不同，相变蓄热一般分为四类:固一固相变、固一液相变、液一气相变及固一气相变。由于后两种相变方式在相变过程中伴随有
热泵技术与应用
热泵技术方案 摘要：介绍了蒸汽压缩式热泵和吸收式热泵的原理、基本构成、工作过程及计算方法，结合工程应用进行了经济效益分析。通过热泵回收低温余热是一项重要的节能措施，技术上可行，经济上合理。 1、背景 在石油、化工、电力、冶金、纺织、制药等行业的工艺生产过程中，往往会产生大量30~60℃的废热水，这些的低品位热源若不加以利用，不仅造成环境污染，而且还会浪费大量能源。如果这些行业有工艺或采暖用热需求，可以配备热泵，回收利用工艺产生的废热，达到节能、减排、降耗的目的。 2、热泵原理 热泵技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源（如城市污水、各种废水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的。目前使用的热泵主要有蒸汽压缩式热泵和吸收式热泵两种。 2.1蒸汽压缩式热泵 （1）基本构成 蒸汽压缩式热泵主机主要有以下四大部分：压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器，同时还有过滤器、储水箱等辅助部件。 压缩式热泵采用电能驱动，通过制冷剂经压缩后状态的变化，把自然界的空气热能吸收，对冷水进行加热。 （2）工作过程 蒸汽压缩式热泵机组系统工作过程如下： ●处于低压液态循环工质（如氟利昂R22及R134a）经过蒸发器，在蒸发器中工质从低温热源吸收热量变成低温、低压蒸汽进入压缩机。 ●蒸汽工质经过压缩机压缩、升温后，变成高温、高压的蒸汽排出压缩机。 ●蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中将从蒸发器中吸取的热量及压缩机做工所产生的那部分热量传递给冷水，使其温度提高。工质经过冷凝器放热后变成液态。 ●高压液体经过膨胀阀节流降压后，变成低压液体，低压液态工质再次进入蒸发器，由此不断循环工作。 整个过程就象是热量搬运一样将低温热源中的热量连续不断的搬运至高温热源（水）中去。
热泵技术及应用
第8章热泵技术及应用 热泵是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统，是近三十年来迅猛发展的一种高效的节能装置。由于热泵花费少量的驱动能源，就可以从周围环境中提取低品位热量转化为有用的热量，被广泛应用于建筑空气调节、石油化工供能、农副产品加工、化工原料处理、中草药材干燥、轻工产品生产等领域中。热泵还可以采用各种新能源和可再生能源作为驱动能源，合理匹配利用能源，在节约能源的同时实现了社会的可持续发展。正是因为热泵同时兼顾节约能源、环境保护和持续发展而倍受人们关注。 8.1 热泵的基本知识 8.1.1 热泵的发展与现状 热泵的理论最早可追溯到1824年法国物理学家卡诺(S. Carnot)发表的逆卡诺循环。世界上第一个提出热泵装置的人是英国的著名科学家开尔文(L. Kelvin)，开尔文早在1852年就描述了他的热量倍增器的设想。如图8—1所示，该装置由两个气缸和一个储气筒组成，气缸活塞由蒸汽机驱动，储气筒起换热器的作用。室外环境的空气被吸入气缸，膨胀降温后排至室外的储气筒，在储气筒中吸收环境热量温度回升，然后进入排出气缸被压缩至大气压力排出。显然排出空气的温度高于环境温度，被送入需要供暖的建筑物。遗憾的是，限于当时的工业技术水平，开尔文没有制造出他的热泵装置。
图8-1 卡尔文的“热泵”设想简图 历史上，同样是制冷系统的制冷机的发展远远领先于热泵，主要的原因是人类获得冷的方式比较少，而获得热的方式有很多。如化石燃料直接取暖、锅炉采暖、电加热取暖等。 世界上第一台热泵装置是1927年在英国安装试验的一台家用热泵，它是用氨作为工质，外界空气作为热源，用来采暖和加热水。当时人们已经认识到在热泵装置中，通过简单的切换循环的方向来实现冬季供热、夏季供冷的可能性，以及合理匹配废热、驱动能源、供热和制冷等综合利用的问题。 随后，美国、瑞士、德国和日本等国家也开始研究和使用热泵装置。1931年，美国洛杉矶一间办公大楼将制冷设备用于供热，供热量达1050 kW，性能系数达2.5，这是世界上最早应用的大容量热泵。1937年，日本在大型办公大楼中安装了两台194 kW的压缩机驱动并带有蓄热箱的热泵系统，以井水作为低温热源，性能系数达4.4。1939年，瑞士苏黎世安装了一台热泵系统，向市政厅冬季供暖夏季制冷，以河水作为热源，R12作为工质，采用离心式压缩机，有蓄热系统和辅助电加热系统，供热量为175 kW，性能系数为2，输出水温为60℃。此后受第二次世界大战的影响，热泵的发展出现第一个停滞期。
热泵技术及其应用的综述
热泵技术及其应用的综述 热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点，目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨，供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下： 一、空气源热泵 空气源（风冷）热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%，年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到 20~30%，而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。 1、关于空气源热泵能耗评价问题 为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗，大约有30篇论文涉及此问题。介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件，根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数，采用温频数法，求解热泵供冷全年能耗。在求解热泵冬季能耗时，除考虑空调
热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外，还把室外相对湿度（即温湿频数）考虑到热泵供热性能中，软件经工程实例计算，与实际耗能量有较好的吻合，为能耗评价提供了一种方法。 2、风冷热泵机组的选用 目前设计选用风冷热泵冷热水机组，常根据计算得到的冷热负荷，考虑同时使用系数及冷（热）量损耗系数后，按机组铭牌标定值选择机组台数。由于空气源热泵机组的产冷（热）量随室外参数的改变而变化，这种选择方法可能造成机组选得过大，造成浪费；或者选得过小，使供冷（热）量不足，达不到使用要求。为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择，会得到比较满意的结果。 3、热泵机组冬季除霜 空气源热泵冬季供热运行时，最大的一个问题就是当室外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜，（需要采取除霜措施）。根据有关文献摘录，经二年的现场跟踪测试，其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。目前常用的一些方法，或多或少都存在一些问题，如发生多
相变蓄热材料综述
相变虚热材料综述 蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点．目前，主要的蓄热方法有显热蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热三种．显热蓄热是利用物质的温度升高来存储热量的．利用陶瓷粒、水、油等的热容进行蓄热，把已经高温或低温变换的热能贮存起来加以利用，如固体显热蓄热的炼铁热风炉、蓄热式热交换器、蓄热式燃烧器等，通常的显热蓄热方式简单，成本低，但储存的热量小，其放热不能恒温的缺点化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能．发生化学反应时，可以有催化荆，也可以没有催化剂一种高密度高能量的蓄热方式，它的储能密度一般高于显热和潜热，此种储能体系通过催化剂和产物分离易于能量长期储存．潜热蓄热（相变蓄热）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来进行能量储存的技术．利用相变材料相变时单位质量（体积）潜热，蓄热量非常大能把热能贮存起来加以利用，如空间太阳能发电用蓄热器，深夜电力调峰用蓄热器，其储能比显热一个数量级，而且放热温度恒定，但其储热介质一般有过冷、相分离、易老化等缺点。 一相变蓄热材料的分类 根据相变种类的不同，相变蓄热一般分为四类:固一固相变、固一液相变、液一气相变及固一气相变。由于后两种相变方式在相变过程中伴随有
大量气体的存在，使材料体积变化较大，因此尽管它们有很大的相变热，但在实际应用中很少被选用，固一固相变和固一液相变是实际中采用较多的相变类型。根据材料性质的不同，一般来说相变蓄热材料可分为:有机类、无机类及混合类相变蓄热材料。其中，石蜡类、脂酸类是有机类中的典型相变蓄热材料;结晶水合盐、熔融盐和金属及合金等是无机类中的典型相变蓄热材料。混合类又可分为:有机混合类、无机混合类及无机一有机混合类。 根据使用温度范围的不同，潜热蓄热材料（相变蓄热）又可分为分为高、中、低温三种． 1低温相变蓄热材料 低温相变蓄热材料主要有无机和有机两类无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金．结晶水合盐通常是中、低温相变蓄能材料中重要的一类，具有价格便宜，体积蓄热密度大，熔解热大，熔点固定，热导率比有机相变材料大，一般呈中性等优点．但在使用过程中会出现过冷、相分离等不利因素，严重影响了水合盐的广泛应用决过冷的办法主要有两种，一种是加入微粒结构与盐类结晶物相类似的物质作为成核剂．例如，Dr．Telkes经过千余次试验后发现在Na2SO。·10HzQ中加入硼酸能明显地降低过冷度；另一种是保留一部分固态相变材料，即保持一部分冷区，使未融化的一部分晶体作为成核剂，这种方法文献上称为冷指(Cold finger)法，虽然操作简单，但行之有效∞J．为了解决相分离的问题，防止残留固体物沉积于容器底部，人们也研究了一些方法，一种是将容器做成盘状，将这种很浅的盘状容器水平放臵有助于减少相分离；另一种更有效的方法是在混合物中添加合适的增稠剂，防止混合物中成分的分离，但并不妨碍
电锅炉水蓄热技术的应用实例
电锅炉水蓄热技术的应 用实例 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
电锅炉水蓄热技术的应用实例 现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司张伟程 摘要：介绍了电锅炉水蓄热技术在具体工程设计中的应用，并着重介绍了该系统的概况、流程以及各种运行模式下的控制方式。 关键词：电锅炉水蓄热运行模式控制 1 电锅炉水蓄热技术介绍 集中空调的冬季供暖部分，根据热源的类型，可以分为空气（或水）源热泵、燃油、燃煤气（或天然气）、燃煤、用电等几大类。 从用户的角度看，使用电作为热源不需要排废水、废气、废渣，也无明火，不需设置堆煤或储油场地，为最清洁能源，不存在消防、环保等特殊要求，且用电设备可以做到完全自动控制，减少人为操作所带来的浪费及管理难度。 对于以电能作为空调供暖热源的系统，在《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005中有明确的规定：“除非夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热式电锅炉不在日间用电高峰和平时段时间启用的建筑，不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源。”故在实际应用时，不得采用电锅炉直供的形式，一般采用电锅炉水蓄热系统，且以全量蓄热为好。 电锅炉水蓄热系统是指在电力低谷期间，以水为介质将电锅炉产生的热量储存在蓄热装置中，适时供应给用热设备的系统[1]。这样在用电高峰时段就可以不开或者少开电锅炉，从而减少高峰时段用电量，起到移峰填谷的作用。电锅炉水蓄热从系统构成上来说只是在常规电热锅炉的基础上增加了一套水蓄热装置，其他各部分在结构上与常规热源系统并无不同，它在使用范围方面也与常规供热系统基本一致。通常水蓄热装置有常温（常压、温度低于100℃）和高温（高压、温度高于100℃）两种，蓄热量有全量和分量两种模式，蓄热系统有串联和并联两种流程。 电锅炉水蓄热系统具有以下几个显着优点： 1）适合在无集中供热与燃气源，而电力充足、供电政策支持和电价优惠的地区使用。 2）采用电能，不存在排放废水、废气、废渣之忧，无燃烧过程，安全可靠性高。 3）由于水蓄热系统是按白天全量负荷在夜间蓄热时段的平均值来确定电锅炉装机容量的，而电锅炉直供系统则是按白天的峰值负荷来确定的。所以相对于电锅炉直供系统，水蓄热系统减少了电锅炉装机容量，其附属运转设备和电力设施的装机容量也相应减少，从而减少了初投资费用。 4）可根据外界空调负荷的变化更及时、灵活、精确地供应储存的热量。 5）利用峰谷电价差，可以明显减少运行费用。有利于平衡用电负荷，缓解供电矛盾 [2]。 6）当停电时，用小功率应急发电机带动循环水泵即可继续提供热量，提高了供暖系统的可靠性。 2 工程概况 陆家嘴时代金融中心（B3-5地块）冬季空调供暖设计计算热负荷峰值为5 044 kW：1~6层（裙房）973 kW，8~20层（低区）1 331 kW，22~34层（中区）1 331 kW，36~46层（高区）1 409 kW。考虑到当时的市政能源条件（无集中供热与燃气源，电力充足、供电政策支持和电价优惠）和初投资与运行费用的效
储热技术应用现状与发展趋势
储热技术应用现状与发展趋势 储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放，力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。目前，主要有三种储热方式，包括显热储热、潜热储热（也称为相变储热）和热化学反应储热。 储热技术特性对比 显热储热、相变储热和热化学反应储热，这三种储热形式各具特点。 表1：三类蓄热系统特点比较 与其他两种储热形式相比，显热储热的技术最成熟。同时，显热储热运行方式简单、成本低廉、使用寿命长、热传导率高、但其储热量小且放热时不恒温，限制了其未来的应用前景。 相比于显热储热技术，相变储热具有单位体积储热密度大的优点，且在相变温度范围内具有较大能量的吸收和释放，存储和释放温度范围窄，有利于充热放热过程的温度稳定。但其储热介质一般有过冷、相分离和导热系数较小、易老化等缺点。 热化学反应储热的储能密度比显热储热和相变储热都高，但应用技术和工艺太复杂，存在许多不确定性，如反应条件苛刻，不易实现、储能体系寿命短、储
能材料对设备的腐蚀性大、一次性投资大及效率低等，如能很好地解决这几方面的问题，则其应用前景广阔。 从三种储热形式的特点来看，各有利弊，目前许多研究都是针对这三种储热形式的不足进行研发与攻关。 储热技术成本与经济性 通常，一个储热系统的成本包括蓄热材料，蓄放热设备以及运营成本等各项成本，对储热系统的经济性评估主要取决于特定的应用和运行需求，包括储放热次数和频率。 显热技术：以熔融盐储热系统为例，其成本包括熔融盐材料本身的价格，还要包括各主要部件，施工等费用，根据单价和总价的一般规律，随着储热系统容量的增加，尽管整体系统的造价很高，但是单位成本却在显著下降，倾向于稳定在31$/kWht，对比其他储能技术来说，显热储热系统的单位成本相对较低。 相变储热技术：综合国内主要相变储热设备生产厂商的成本数据，目前相变储热项目初投资成本为350～400元/kWh，装置本体的成本为220～250元/kWh，其中相变换热器和相变材料合计约占储热装置总成本的80%，是影响储热装置成本的关键因素。 热化学储热技术：目前尚处于实验室研究阶段，在实际应用中还存在着许多技术问题，另外热化学储热系统的一次性投资大及系统整体的效率偏低。 总体来看，三种蓄热技术形式中，显热储热的成本最低，这主要是由于显热蓄热材料，如水，砂石、混凝土或熔盐等成本较低，盛放这些储热介质的罐以及相关蓄放热设备的结构也较为简单。但蓄热材料的容器需要有效的热绝缘，这对储热系统来说可能会增加不少的成本投资。相变储热和热化学反应储热的系统成本要显著高于显热储热，且由于相变储热和热化学反应储热需要强化热传导技术与相应的设备使系统效率、蓄能容量等性能达到一定的标准，因此，除材料之外系统其它设备成本也相对较高。 储热技术应用现状 显热储热技术目前主要应用领域包含工业窑炉和电采暖、居民采暖、光热发电等领域中。目前显热技术规模化应用主要集中在光热电站中。2009年3月，西班牙Andasol槽式光热发电成为全球首个成功运行的，配置熔盐储热系统的商业化CSP电站。伴随熔盐储热技术的日渐成熟，越来越多的CSP电站开始使用熔
相变蓄热材料的节能分析
2019年4月 2019年第4期0引言 近年建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，其中取暖和空调能耗在建筑能耗中就占50％耀70％，相变储能节能技术亟待应用于建筑节能领域。相变储能技术是利用相变蓄热材料将一定形式的能量在特定条件下贮存、释放，应用于建筑节能领域时能有效降低室内温度的波动幅度，保证室内供热质量；同时相变蓄热材料具有热密度大、相变过程材料可以近似恒温地稳定输出热量、装置简单等优点，是目前蓄热技术研究和应用的主要方向[1]。 1建筑节能相变蓄热材料的类型和比较 1.1蓄热材料的分类1.1.1显热蓄热材料 显热蓄热材料是依靠物质本身温度的变化过程来进行热量储存，由于可采用直接接触式换热，或流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程相对比较简单，是早期应用较多的蓄热材料；由于其放热过程不能恒温，蓄热密度小，蓄热设备体积大，蓄热效率低，而且与周围环境存在温差会造成热量损失，热量不能长期储存，所以不适合长时间、大容量蓄热，限制了显热蓄热材料的进一步发展[2]。1.1.2热化学蓄热材料 热化学蓄热材料蓄热密度高、无污染，在有催化 剂、温度高和远离平衡态时热反应速度快，但反应过程复杂、技术难度高，而且对设备安全性要求高，一次性投资大，与实际工程应用尚有较大距离。1.1.3吸附蓄热材料 吸附蓄热材料的蓄热密度可高达800kJ/kg ～1000kJ/kg ，具有蓄热密度高、蓄热过程无热量损失等优点。但由于吸附蓄热材料通常为多孔材料，传热传质性能较差，而且吸附蓄热较为复杂，这是吸附蓄热材料应用的主要问题[3]。 1.1.4相变蓄热材料 相变蓄热材料是利用物质在相变过程产生的相变热来进行热量的储存和利用。与显热蓄热材料相比，相变蓄热材料蓄热密度高达200kJ/kg 以上，能通过相变在恒温下放出大量热量，且具有蓄、放热过程近似等温，过程容易控制等优点，因此相变蓄热材料是当今蓄热材料研究和应用的主流。常见的潜热蓄热材料有CaCl 2·6H 2O 、C 2H 3NaO 2·3H 2O 、有机醇等。1.2蓄热材料的选择及分析 通过对显热蓄热、相变蓄热、热化学蓄热及吸附蓄热材料的对比和分析，从经济性、热物性、化学性、储能方式等方面看，相变蓄热材料在当今世界有更好的应用前景。 2相变蓄热材料的实例应用分析 不同气候条件的地区应采用不同的相变储能方式，针对100℃以下低温余热，考虑到太原市冬季浴室蓄热系统用户端的用热需求，选定CaCl 2·6H 2O 为研究对象并对该相变材料进行了相应的热力学分析。 收稿日期：2019-01-20 第一作者简介：侯婉靖，1998年生，女，山西河津人，2020年将毕业于山西大学建筑环境与能源应用工程专业，在读本科生。 相变蓄热材料的节能分析 侯婉靖，孔令娜，王 萍，王晓东，管 磊 （山西大学动力工程系，山西太原030013） 摘要：随着现代城市供热区域不断增加，供热管网不能完全满足供热增长需求，而相变蓄热技术是缓解热量供求双 方在时间、强度及地点上不匹配和不均匀的有效方式，是合理、高效利用能源及减轻环境污染的有效途径。通过对各种余热回收相变蓄热材料进行分析研究，以浴室供暖为实例，具体分析研究了CaCl 2·6H 2O 相变材料的节能经济效益。关键词：余热回收；相变蓄热材料；节能技术中图分类号：TK02文献标识码：A 文章编号：2095-0802-(2019)04-0069-02 Energy-saving Analysis of Phase Change Heat Storage Materials HOU Wanjing,KONG Lingna,WANG Ping,WANG Xiaodong,GUAN Lei (Department of Power Engineering,Shanxi University,Taiyuan 030013,Shanxi,China) Abstract:With the continuous increase of heating districts in modern cities,the existing heating pipe networks cannot fully meet the heating demand growth.The phase change heat storage technology is an effective way to alleviate the mismatch and unevenn-ess of heat supply and demand in time,intensity and location,and is an effective way to rationally and efficiently use energy and reduce environmental pollution.Through the analysis and research on various waste heat recovery and phase change heat storage materials,taking a bathroom heating as an example,this paper analyzed the energy-saving and economic benefits of CaCl 2·6H 2O phase change materials in detail. Key words:waste heat recovery;phase change heat storage material;energy-saving technology （总第163期）节能减排 69··
蓄冷与蓄热技术应用
第1题 以下发电机组中，调峰快速性最好的机组是（） A.水电机组 B.燃气发电机组 C.燃煤发电机组 D.核电机组 答案:A 您的答案：D 题目分数：6 此题得分：0.0 批注： 第2题 可通过测量液位实现蓄冷量测量的蓄冷装置是（） A.冰球冰槽 B.盘管式内融冰冰槽 C.水蓄冷槽 D.闭式外融冰冰槽 答案:B 您的答案：B
题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第3题 以下蓄冷槽可与消防水池合用的是（） A.冰球冰槽 B.盘管冰冰槽 C.水蓄冷槽 D.动态冰冰槽 答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第4题 冰蓄冷系统与哪种空调方式可较好结合以大幅降低空调系统主机能耗( ) A.变风量 B.多联机 C.变水量
D.温湿度独立控制系统 答案:D 您的答案：D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第5题 大型城市夏季高峰用电中一般空调用电占到（） A.小于10% B.10%~30% C.30%~60% D.60%~90% 答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第6题 近期得以快速发展的新型供电侧蓄能技术包括（） A.压缩空气蓄能 B.冰蓄冷 C.超级电容 D.超级电池 答案:A,C,D 您的答案：A,C,D 题目分数：8 此题得分：8.0 批注： 第7题 热能蓄存根据蓄存机理不同可分为（） A.显热蓄能 B.潜热蓄能 C.热化学蓄能 D.物理蓄能 答案:A,B,C 您的答案：A,B,C 题目分数：8
此题得分：8.0 批注： 第8题 常用的显热蓄能材料包括（） A.水 B.氧化铝 C.岩石 D.氧化镁 答案:A,B,C,D 您的答案：A,C 题目分数：8 此题得分：0.0 批注： 第9题 蓄热的热源可来自于（） A.电力 B.热泵 C.太阳能 D.工业余热 答案:A,B,C,D
热泵技术及其在工业节能中的应用概要
1.能量系统的转换 1.1能量的品位 能量是物质的基本特性参数,它表示物质所具有的做功能力。热力学第一定律说明了不同形式的能量可以转换，但在转换过程中数量守恒，热力学第二定律指出，能量除了有量的多少外，还有品位的高低，不同品位的能量转变为功的能力不同。 物质的总能中可用能所占的比例代表了能量的品质。世界各国学者对“可用能”的理论和在各个领域中的应用进行了深入的研究和广泛的实践。1960年至1963年间，南斯拉夫学者郎特把能量分为可转变为技术功部分火用（Exergy）和不可转变为技术功部分火无（Anergic）。 火用表示热力系统中物质在任意状态下相对于环境零态（dead state）所具有的最大做功能力。火无表示物质所具有的总能中，相对于环境零态，不可转变为技术功部分。 根据火用的定义，对于开口系物质所具的比火用为： e = h-h0-T0(s-s0) （1-1） 根据火无的定义，物质流的物理火无为： e = h-e = h0+T0(s-s0) （1-2） 火用的概念是建立在热力学第一定律和第二定律基础上的热力参数,它表示能量在给定的环境条件下(P0、T0及其它参数），所能产生的最大有用功。它既可以表示能量的数量，又可以表示能量的品位及其可利用程度，火用的单位与焓的单位相同。 稳流工质可逆变化到环境状态，可设想由等熵和可逆等温两个过程组成。当忽略流动工质动能和位能的变化，由状态1可逆变化到环境状态零态（P0、T0）。 稳定物流火用的数值可以用工质热力性能参数表计算得出，也可用火用---熵图（e-s）表示。在实际过程中流入火用一定大于流出火用。即e x1＞e x2+e w 。它同能量概念不同，进出设备的火用并不守恒，只会减少，其减少的数值就是火用损失，见公式（1-3）。Δe x表示能量的变质。e w 表示火用转变为机械功部分。 Δe x = e x1– e x2 -e w （1-3） 根据孤立体系熵增原理，对于整个体系来说，不可逆过程熵只会增加，即产生有用功的能力减少。在数量上熵的增加等于火用的减少。 流入火用等于流出火用和火用损失之和，称为火用平衡方程式： Δe x = e x2 + e w +Δe x （1-4）
蓄热方式
按蓄热方式来分，蓄热材料可以分为四类：显热蓄热材料、相变蓄热材料、热化学蓄热材料和吸附蓄热材料。 1、显热蓄热材料 显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行热量的储存，由于可采用直接接触式换热,或者流体本身就是蓄热介质，,因而蓄、放热过程相对比较简单，是早期应用较多的蓄热材料。在所有的蓄热材料中显热蓄热技术最为简单也比较成熟。 显热蓄热材料大部分可从自然界直接获得，价廉易得。显热蓄热材料分为液体和固体两种类型，液体材料常见的如水，固体材料如岩石、鹅卵石、土壤等,其中有几种显热蓄热材料引人注目,如Li2O与Al2O3、TiO2等高温烧结成型的混合材料。 由于显热蓄热材料是依靠蓄热材料的温度变化来进行热量贮存的,放热过程不能恒温,蓄热密度小,造成蓄热设备的体积庞大,蓄热效率不高,而且与周围环境存在温差会造成热量损失,热量不能长期储存,不适合长时间、大容量蓄热,限制了显热蓄热材料的进一步发展。 2、相变蓄热材料 相变蓄热材料是利用物质在相变（如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等）过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。 与显热蓄热材料相比,相变蓄热材料蓄热密度高,能够通过相变在恒温下放出大量热量。虽然气一液和气一固转变的相变潜热值要比液一固转变、固一固转变时的潜热大,但因其在相变过程中存在容积的巨大变化,使其在工程实际应用中会存在很大困难,因此目前的相变潜热蓄热研究和应用主要集中在固—液和固—固相变两种类型。根据相变温度高低,潜热蓄热可分为低温和高温两种，低温潜热蓄热主要用于废热回收、太阳能储存以及供热和空调系统。高温相变蓄热材料主要有高温熔化盐类、混合盐类、金属及合金等,主要用于航空航天等。常见的潜热蓄热材料有六水氯化钙、三水醋酸钠、有机醇等。 潜热蓄热方式具有蓄热密度较高(一般都可以达到200kJ/kg以上)，蓄、放热过程近似等温，过程容易控制等优点，因此相变蓄热材料是当今蓄热材料研究和应用的主流。 3、热化学蓄热材料 热化学蓄热材料多利用金属氢化物和氨化物的叮逆化学反应进行蓄热，在有催化剂、温度高和远离平衡态时热反应速度快。国外已利用此反应进行太阳能贮热发电的实验研究,但需重点考虑储存容器和系统的严密性,以及生成气体对材料的腐蚀等问题。 热化学蓄热材料具有蓄热密度高和清洁、无污染等优点,但反应过程复杂、技术难度高,而且对设备安全性要求高,一次性投资大,与实际工程应用尚有较大距离。 4、吸附蓄热材料 吸附是指流体相(含有一种或多种组分的气体或液体)与具有多孔的固体颗粒相接触时,固体颗粒(即吸附剂)对吸附质的吸着或持留过程。因吸附剂固体表面的非均一性,伴随着吸附过程产生能量的转化效应,称为吸附热。在吸附脱附循环中,可通过热量储存、释放过程来改变热量的品位和使用时间,实现制冷、供热以及蓄热等目的。 吸附蓄热是一种新型蓄热技术”,研究起步较晚,是利用吸附工质来对吸附/解吸循环过程中伴随发生的热效应进行热量的储存和转化。吸附蓄热材料的蓄热密度可高达800 ～1000kJ/kg,具有蓄热密度高、蓄热过程无热量损失等优点。由于吸附蓄热材料无毒无污染,是除相变蓄热材料以外的另一研究热点,但由于吸附蓄热材料通常为多孔材料,传热传质性能较差,而且吸附蓄热较为复杂,是目前需要重点研究解决的问题。 蓄热材料的工作过程包括两个阶段：一是热量的储存阶段,即把高峰期多余的动力、工业余热废热或太阳能等通过蓄热材料储存起来；二是热量的释放阶段,即在使用时通过蓄热材料释放出热量,用于采暖、供热等。热量储存和释放阶段循环进行,就可以利用蓄热材料解决热能在时间和空间上的不协调性,达到能源高效利用和节能的目的。