相變儲熱池的設計與應用研究

趙海軍　戴劍鋒　付比　令潤強

【摘要】設計了以封裝相變儲熱材料的聚乙烯管陣列為基本單元的儲熱池進行儲熱，可進行跨季節太陽能儲熱，或用于冬季供暖和供熱。分析了儲熱池的熱性能，并通過熱工計算給出了關鍵設計參數，核算表明太陽能附加項目經濟成本20.8萬元，替電靜態回收期為9.5年。

【關鍵詞】相變材料；儲熱池；過冷度

引言

傳統儲熱方式有微膠囊相變儲熱技術[1]、相變材料直接與建筑材料復合等方式[2]，其優點是微膠囊顆粒微小、粒徑均勻且壁薄（0.2～10μm），可增大相變材料的比表面積，加快相變材料的熱傳遞，易與各種高分子材料混合構成性能更加優越的復合高分子相變材料。減少了相變材料與外界環境的反應，提高了相變材料的穩定性。但其不足之處是一經使用無法靈活更換，且直接與建筑材料相復合的相變材料容易失去結晶水而無法繼續發生相變，導致循環次數降低，在大規模應用上還是有一定的限制，包封性差等。將塑封相變儲熱材料管復合于墻體和地板中效果隨好，但儲熱量有限，不能完全滿足設計要求。因此，本文設計了以封裝相變儲熱材料的聚乙烯管陣列為基本單元的儲熱池進行儲熱，循環使用后材料的熱學性能穩定，而且利用水的高對流系數，大大提高了充放熱效率，也解決了泄露和腐蝕污染等問題。

1、相變儲熱池設計

1.1儲熱單元結構

儲熱單元（結構如圖1所示）由箱式單體上支撐座1、下支撐座2、箱式單體支撐架3和封裝儲熱材料的塑封管4構成，將聚乙烯管排布于50×50cm2的底座上，用上下兩個多孔支撐板將其鑲嵌固定其間。……