相變蓄冷技術在小型設備的應用和研究進展

宣子杰 江燕濤 王路路

相變蓄冷技術在小型設備的應用和研究進展

宣子杰 江燕濤 王路路

（廣東海洋大學機械與動力工程學院 湛江 524088）

相變蓄冷技術是一種非常重要的儲能，保溫手段。相變蓄冷技術利用蓄冷劑在相變過程中所具有的潛熱來儲能，并通過發生相變釋放熱，可以有效的在需要時儲能，達到節約能源，保持低溫等效果。目前，相變蓄冷技術已經廣泛應用于各個行業。主要介紹了技術的基本工作原理，以及該技術在一些小型設備領域上的應用，并總結了部分相關的成果，從該技術在空調、冰箱、冷卻服、集成化電子模塊的散熱、保溫箱五個方面的應用以及研究進展進行了總結和介紹。也對歸納了一些依然存在的問題并對該技術未來的發展進行了展望，并且對新型蓄冷劑的開發研究的問題以及方向進行了總結和論述。

相變；蓄冷，小型化；應用研究

0 引言

蓄冷是一項將低于環境溫度的冷量進行儲存起來留待以后應用的技術，它是制冷技術的補充和調整，是協調冷能在時間和強度上供需不匹配的一種經濟可行的方法[1]。蓄冷裝置的使用能夠起到移峰填谷、節能降耗的作用[2]。

相變蓄冷技術與傳統的蓄冷方式相比，相變蓄冷中采用了相變式蓄冷劑，與非相變蓄冷劑相比，相變蓄冷劑的儲能能力強、操作簡單、易于應用和管理，在相變過程中溫度變化不大，溫度滑移較 小[3,4]，國外的一些學者通過實驗對比熱泵在水蓄冷和相變蓄冷兩種蓄冷方法下的蓄冷特性，實驗結果表明，相變材料可以提供的的冷量比水蓄冷多出14.5%[5]。因此相變蓄冷技術能起到較好的節能環保效果以及為系統提供優良的穩定性。相變蓄冷技術可應用于太陽能存儲[6]，保護電子元件[7]，建筑節能[8]，建筑節能圍護[9]等方面。由于相變材料（PCM）的相變潛熱一般比顯熱要大得多，故采用PCM的蓄冷系統一般可儲存的能量密度更大；而且吸熱和放熱過程可以在非常均勻的溫度情況下進行[10]。

目前，相變蓄冷技術應用于很多大型設施如中央空調集中蓄冷，水輪發電機冷卻等方面[11]已經十分常見，并且技術的應用在不斷地向小型化設備靠攏，許多小型設備中也開始應用到了相變蓄冷技術進行保溫，散熱等。本文主要簡單介紹了相變蓄冷技術的原理，并且列舉了一些相變蓄冷技術在小型設備中的應用實例。

1 工作原理

物質在固態，液態，氣態三態變化的過程，稱之為相變過程，相變過程需要同外界進行能量交換，在發生相變的過程所吸收的熱量稱之為該物質的潛熱。這種在相變時把冷量儲存起來，而在需要時又能把冷量釋放出來的方法，就是相變蓄冷[12]。

物質的潛熱所具有的能量非常巨大，采用合適的相變材料來蓄冷可以獲得較高的儲能密度，因此采用相變蓄冷技術的蓄冷系統在能源高效利用和節能等方面有著廣闊的應用前景[13]。

一個典型的相變蓄冷系統一般包括用戶熱源排熱部分和制冷部分兩個循環分別交替工作。下圖是一個簡單的相變蓄冷系統。

1—壓縮機；2—冷凝器；3—節流閥；4—蒸發器；5—蓄冷器；6—用戶

如圖所示，在一個工作的循環周期內，在所需要的降溫的用戶部分沒有工作時，左側的制冷循環會開始工作，使蓄冷劑開始存儲冷量，并相變凝固。當用戶開始工作后，開始釋放熱量，固態的蓄冷材料開始吸收熱量釋放冷量，并發生熔化，達到給用戶提供冷量，降溫或維持低溫的效果。當用戶又一次停止工作后，制冷系統重新開始給蓄冷劑提供冷量。

2 技術現狀及相關應用

相變蓄冷技術的小型化應用正在逐漸廣泛起來，為了適應特殊行業設備小型化的需求，近年來相變蓄冷系統相繼采用微通道換熱器，以小型化、間歇工作為特點，用微通道平流式換熱器作為冷凝器、蒸發器，蒸發器直接與相變材料相接觸而構成一個新型蓄冷器[15]。對該系統進行模擬研究發現，增加冷凝器的進口風溫可以提高壓縮機功率、降低系統的COP（性能系數）；增加冷凝器的迎面風速對于系統性能的提升存在上限；增加壓縮機轉數是提高制冷量、縮短蓄冷時間的最有效方法[15]。

關于相變蓄冷材料的研究也在不斷發展，對于小型化設備其相變蓄冷材料的使用要求會更加高。對于純石蠟系PCM，其熱導率較低，加膨脹石墨可以使得熱導率越高，但相變潛熱會減少，調節石蠟熱導率，對改變其融化深度，降低換熱器體型有巨大意義[10]。對于氣體水合物的研究，日本的Tanni等研究人員試驗證實HCFC-141b為CFC-11的合適替代物[16]。對于潛熱型功能熱流體，徐慧等研究以正十四烷為相變材料的相變乳狀液，30%濃度有較好的潛熱值，且用十四烷和十六烷混合的二元混合材料可以改善其熱性能[17]。郝英立等研究發現流體中加入相變微膠囊可降低壁面，流體溫度，增強對流換熱[18]。

這些相關方面的研究都為相變蓄熱技術提供了技術支持，與應用發展方向，相變蓄冷技術在小型設備的應用也越來越廣泛。

（1）小型空調

為了減少電力白天的負荷，達到“移峰填谷”以及能源綜合利用的效果[19]，相變蓄冷技術也越來越多地應用于小型家用空調之中。與傳統空調相比，蓄冷空調增加了儲能罐，儲能罐與蒸發器和換熱器并聯[20]。在小型相變空調的研究上，日本三菱公司已經研制出設有制冷機自然循環蓄冷裝置的落地式冷氣空調器，日本大金工業、日立制作所、三菱重工以及三菱電機還聯合開發了一種利用夜間電力將冰和熱水蓄存在蓄熱槽中的小型冰蓄熱式組合空調機[21]。

西安科技大學的王美搭建了由空調系統和測控系統構成的小型冰蓄冷空調系統實驗臺，根據實驗得到了蓄冰槽溫度分布等重要數據，實驗結果顯示出小型冰蓄冷空調系統可靠性高，取冷方式靈活，傳熱性質好[22]。

在空調蓄冷劑的研究上，Zibiao Wang提出了一種CO2-g-h漿液作為蓄冷劑，非常適合空調系統[23]?；谙嚓P學者關于利用脂肪酸作為相變材料的研究，發現的兩種及以上脂肪酸混合形成的共晶混合物可以有更低的相變溫度的結論[24]，Zhao Wang等用辛酸和壬酸組成的二元脂肪酸PCMs體系作為空調相變蓄冷劑，找到摩爾分數為0.814時能滿足溫度范圍要求，熔點為7.6℃，潛熱為123J·g-1，且熱性能較好，對比其余同溫度范圍的脂肪酸PCMs，辛酸和壬酸體系所具有的性價比較高[25]。

方貴銀等通過實驗確定了一種蓄冷材料可以在小型蓄冷空調上使用，其凝固溫度為5.7～3.9℃，溶解溫度為5.3～8.4℃，溶解熱為222.5kJ/kg[26]。魏玲等將采用高溫相變材料和冰混合蓄冷的方式與普通冰蓄冷對比，發現采用高溫相變蓄冷材料的空調方案將使系統COP值大大提高并使增蓄冷槽蓄冷量及釋冷量大大提高[27]。

由于小型相變蓄冷裝置中無儲液器，制冷劑將直接分布于系統，因此蓄冷劑充注量對系統的影響很大[28,29]，吳東波等就不同充注量對小型相變蓄冷空調性能的影響做了實驗，發現存在最優充注量，可以具體分析以達到最優制冷量，制冷速率以及最優COP[30]。

針對空調中相變儲冷球殼體易破裂的問題，許家潭[31]等提出了一種相變蓄冷模塊，可以對相變蓄冷球實現固定。鄭毅[32]提出了一種空調上的相變蓄冷裝置，很好地實現了間歇性工作。

（2）小型家用冰箱

同時，相變蓄冷技術也越來越多的應用到了冰箱上，使冰箱有更好的冷凍效果，且蓄冷冰箱比普通冰箱溫度更均勻，壓縮機啟停頻率少，冰箱更加節能[33]。王會等對于相變冰箱的冷凍系統提出了一種快速熱交換結構，可使食品快速降溫，盡可能短的時間內度過其最大冰晶生成帶，比普通冰箱所需要的時間大大減少，達到速凍的效果。王會等還通過研究得出，采用蓄冷材料可以通過冷凍室和冷藏室之間的能量轉移，改善冰箱制冷系統的不足，可以實現更好的節能[34]。

為了實現蓄冷部件和冷藏室之間的精確冷量輸運及溫度控制，曹靜宇提出了一種分離式熱管技術，實驗證實了該技術有較快的傳熱速率，較好的傳熱調節能力[35]。陳楚雄研究了將分離式熱管技術在蓄冷冰箱中的實際應用，通過實驗成功實現了降溫，并讓相變蓄冷空調有更好的溫度控制性能[36]。

張偉配制出一種適用于冰箱冷藏室蓄冷的二元低共熔有機復合相變蓄冷材料，并通過將其與孔隙率為95%，孔密度為20PPI，孔徑為1mm的泡沫銅復合，極大地改善了蓄冷材料的熱傳導性能[37]。王夢凱等利用DSC儀器實驗研制出由質量分數為15%丙三醇、10%氯化鈉和70%水組成的冰箱冷凍室的蓄冷材料，無毒無污染，易于獲得，且相變溫度-21℃左右較為合適，無相分離現象[38]。陳英姿等提出了一種采用組合式相變材料蓄冷的方法，可以有效延長冰箱保冷時間[39]。

針對冰箱的優化設計，Cofré-Toledo Jonathan等利用兩種共晶鹽相變蓄冷劑對冰箱蒸發器進行了改進實驗，將其中的水平管平行布置且在平行管中有少量相變蓄冷劑。最后實驗結果證實兩種共晶鹽相變材料改性蒸發器都能有效降低壓縮機的功耗、運行時間、運行周期，為相變蓄冷冰箱的優化設計提供了很好的思路[40]。并且有相關研究指出，將PCM與蒸發器直接接觸可以增大蒸發器傳熱能力，實現更快地傳熱，且也可以在PCM中存儲系統過剩冷卻能力[41]。

（3）IGBT模塊散熱裝置

隨著電動汽車，高速列車，新型飛機等技術的不斷發展，大功率電子器件的應用越來越廣泛[42-44]，由于損耗的問題，其控制部分的IGBT模塊會有嚴重的發熱情況，會對系統的穩定運行產生危害，從而會提高設備的故障率[45]。相變冷卻技術對于熱流密度高，并且間歇工作的系統散熱非常適合，但由于目前的控制系統高度集成化，因此體積較小。

李建立等制備了一種板狀相變蓄冷單元，選用膨脹石墨來定型相變材料，在石墨蠕蟲狀的微孔的表面張力以及毛細管的吸附力的作用下，相變材料被鎖定于微孔里面，并且搭建實驗臺進行了該模塊的釋冷特性研究[46]。

劉海洋對于新型飛機電推進系統控制器中IGBT功率模塊的散熱問題展開研究，確定了該系統IGBT模塊的功率損耗情況，針對模塊溫度變化對相變蓄冷裝置作了優化[44]。

（4）蓄冷保溫箱

隨著食品冷鏈系統的不斷發展，為了實現長途運輸的保溫，相變蓄冷技術在視頻冷鏈中有了極大的應用。其中小型保溫箱中應用非常廣泛。

保溫箱通過在蓄冷板中裝蓄冷劑，運用相變蓄冷技術的保溫箱沒有冷源，因此箱內的長時間低溫環境依靠不同溫度段的蓄冷板來完成[47]。

目前蓄冷保溫箱的箱體保溫材料主要有發泡材料和真空絕熱板等[48]，保溫材料的選擇對于箱體保溫以及溫度控制都有著重要的作用。

不同的蓄冷材料適用于不同溫度段的蓄冷要求，楊國梁等針對一種保溫箱只能儲藏一種溫度段的物品，設計出了一種相變蓄冷式雙溫區保溫箱，箱內設有冷藏區和微凍區兩個溫度區，通過實驗和模擬，雖有溫度場分布不均的情況，但是能夠滿足保鮮要求并實現多種產品共同存儲[49]。

蓄冷保溫箱對于蓄冷劑的選擇除了要有合適的相變溫度和高潛熱之外，蓄冷材料還應該穩定，且無毒不易腐蝕，相變體積變化小等[50]。

針對高原野戰條件下血液的存儲問題，馬艷娟等提出了一種采用相變蓄冷劑與冰袋相結合作為冷源的蓄冷箱，可以將血液溫度2～6℃，并且保持血液理化、生物性質穩定，同時，采用相變蓄冷劑和冰袋結合的保溫箱對于血液存儲效果優于僅采用相變蓄冷劑的保溫箱[51]。

針對保溫箱蓄冷劑的研究，徐笑峰等研發了一種成分為75.5%Na2SO4·10H2O+3%硼砂+1.25%聚丙烯酸鈉16%NH4Cl+4%KCl+0.25%去離子水的蓄冷劑，相變溫度為6.4℃，相變潛熱為141J/g，可用于果蔬保鮮2℃～8℃運輸溫區要求，且研究表明應用于真空絕熱板保溫箱的保溫效果優于發泡聚丙烯保溫箱[52]。賈蒲悅等制備出一種以質量分數5%的山梨醇水溶液為基液的相變蓄冷材料，相變溫度在0℃左右，且根據實驗，加入納米材料可有效降低蓄冷劑過冷度并增加熱導率，經優化得蓄冷劑成分為5%山梨醇水溶液+0.4%TiO2+1PAAS，相變溫度為-2.9℃，潛熱為293.8kJ/kg[53]。傅一波等研制出一種成分為3%KNO3+1%乳酸鈣+3%羧甲基纖維素鈉+水，該蓄冷劑以相變潛熱較高的硝酸鉀水溶液為基礎，相變溫度為-3.79℃，想變潛熱為308.2J/g，穩定性較高，無明顯的過冷及相分離現象[54]。Bai Bing等分別用純凈水、質量分數為18.8%NaCl、46.3%乙醇和29%CaCl2溶液對運送農產品的相變蓄冷保溫箱進行了測試實驗，實驗結果表明冷藏中相變蓄冷劑相變溫度越低產品保鮮時間越長，且18.8%的氯化鈉溶液冰袋和46.3%的氯化鈣溶液冰袋分別能較好適應短距離配送和5h中長距離配送，且冰凍狀態下46.3%的氯化鈣溶液冰袋對于農產品保鮮效果最好[55]。Tumirah等利用乳液原位聚合法，將十八烷作為芯材，并將苯乙烯——甲醛作為壁材，制得微膠囊有機相變蓄冷材料，具有良好的化學穩定性和熱穩定性[56]。

（5）冷卻服

在一些特殊高溫工作中比如礦井開采等，由于采取大面積制冷能耗高成本巨大，而使用冷卻服這一個體降溫的方式是一種最為經濟實用的降溫方式[57]。相變冷卻服通過相變材料蓄冷，通過材料的相變吸收熱量從而實現對人體的制冷，由于相變材料的相變潛熱高，因此比其它如氣體冷卻服，液體冷卻服等有更好的制冷效果，且成本更低。

相變冷卻服最早于20世紀70年代的美國以二氧化碳氣體相變進行降溫[58]，發展至今冷卻服的相變蓄冷劑主要有冰、干冰、石蠟、水凝膠、吸水樹脂等，其中以冰、水凝膠和石蠟的應用較為廣泛[57]。

相關研究指出通過微膠囊技術將相變材料封裝或者直接編織到衣服上可以有效降低整體衣服的重量，且有一定的溫度調節作用[59]。Geng XiaoYe等制備了一種可逆熱致變色微膠囊相變材料（TC-MPCMs），具有優良的蓄熱能力和循環耐久性，可以應用于熱防護服[60]。

姬長發等提出無機鹽可作為良好的降溫劑，并選用NaCl和KCl，并實驗得出添加合適的成核劑可降低其過冷度，同時選用合適催化劑可制成凝膠，最終蓄冷劑成分為聚乙烯醇濃度7%，戊二醛濃度10%，檸檬酸濃度2%，以質量配制比例為20:1.1:1形成溶液[61]。

Almqvst提出一種將相變材料僅裝于四肢的冷卻服以便于拆卸，使用者可以根據不同的溫度需要選擇不同的蓄冷劑更換，且衣服上有一個具有活化物質的便攜式容器，將相變材料浸入其中可以使其再次活化[62]。

3 問題與展望

在對于相變蓄冷技術的小型化應用中，具有高蓄熱密度，低成本且溫度區間良好的蓄冷劑的制備是最為關鍵的：

（1）蓄冷劑的研究

小型化設備大多應用于生活中與人體，食品等相關的蓄冷，因此蓄冷劑的研究要向無毒無害，且成本低等方面考慮。且蓄冷劑還存在不易降解和回收機制欠缺等問題，這會對環境產生較大危害[63]，因此未來對于相關環保經濟的蓄冷劑的制備也十分重要。

過冷水是由于水質過于純凈，水中沒有凝結劑，使得水溫在0℃以下仍能保持液態，過冷水對蓄冷技術有著重大的意義，可以有著和固液相變一樣的蓄冷效果和冷量存儲能力，同時在冷量輸送上可以和液體一樣在管道內直接輸送。但是對于過冷水目前尚處在實驗室研究階段，它的液態仍舊不穩定，仍舊無法投入實際的蓄冷工作之中。如果能將過冷水技術應用于小型蓄冷裝備中，將會是一個很大的提升。

氣體水合物是一種非常好的高溫相變材料，其蓄冷能力以及密度與冰相當。在國內外關于氣體水和物的研究中，發現在蓄冷槽中氣體水合物會有分層的現象，底部層為氣體水合物晶粒層，上面的一層是增長速度比較快的固體的泡沫狀水合物。且相關研究表明，底部的一層會非常有利于進行高密度蓄冷，而上部的一層當制冷劑流量過大時，就會有可能會沖出蓄冷槽的問題產生。因此可以在對氣體水合物的研究中，考慮如何好好利用氣體水合物晶粒層，盡量解決固體泡沫狀水合物沖出的問題。

滑熱型功能流體是一種固液多相流體，相變乳狀液的傳熱性能較好，但易于堵塞管道，而微膠囊乳狀液則在傳熱性能上較相變乳狀液差[64]，相關研究表明流體中加入相變微膠囊可以有效改善換熱效果[65]，在關于相變微膠囊的研究中可以更多突破關于其換熱效果以及流動性的問題。

（2）相變蓄冷技術實際應用優化

相變蓄冷技術在實際的小型化應用中仍舊會產生一些問題。

對于相變冷卻服，由于其制冷溫度完全取決于所封裝的蓄冷材料，其相變溫度不可調，因此在實際使用于人體時會有一定問題。因此今后可以進一步研究相變微膠囊技術開發其調溫能力，或者研究冷卻服結構上的優化或者開發具有良好調溫效果的相變材料，實現溫度的可調。

另外可以嘗試相變蓄冷技術與新能源之間的聯合使用，例如開展太陽能相變蓄冷空調的研究，研制可以適用于太陽能空調的相變蓄冷材料，實現進一步節能減排。

同時在應用相變蓄冷的設備中，有時會出現蓄冷劑腐蝕、泄露等問題產生，因此要除了要考慮開發新型相變蓄冷劑之外，還要提高蓄冷劑的封裝技術。而且由于相變蓄冷系統有兩個循環，整體較為復雜，因此在小型設備如冷卻服、保溫箱等設備上所使用相變蓄冷劑需要更換而不能直接用制冷系統補充冷量，因此蓄冷劑的更換較為麻煩，且蓄冷時間不能保證，而且要在小型設備中加入蓄冷系統對于加工工藝要求較高，要制造出小型壓縮機、換熱器等。因此可以開展對于更高蓄冷能力的相變材料的開發，延長蓄冷時間。也可以嘗試在小型設備中加入制冷系統，或是外置蓄冷系統，可以不用更換相變材料而補充冷量。

[1] 楊天潤.基于相變材料的冷庫儲能系統設計及優化[D].山東:山東大學,2018.

[2] ZHAI X Q, WANG X L, WANG T, et al. A review on phase change cold storage in air-conditioning system: Materials and applications[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013,22:108-120.

[3] A Felix Regin, S C Solanki, J S Saini. An analysis of a packed bed latent heat thermal energy storage system using PCM[J]. Renewable Energy, 2009,34:1765-1773.

[4] Seong OK Han, Dong Won Lee, Oc Hee Han. Thermal degradation of cross-linked high density polyethylene[J]. Polymer Degradation and Stability, 1999,63(2):237-243.

[5] Pere Moreno, Albert Castell, Cristian Sole, et al.PCM thermal energy storage tanks in heat pump system for space cooling[J].Energy and Buildings, 2014,82:399- 405.

[6] Kenisarin M, Mahkamov K. Solar energy storage using phase change materials[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2007,11(9):1913-1965.

[7] Tan F L, Tso C P. Cooling of Mobile Electronic Devices Using Phase Change Materials[J]. Applied Thermal Engineering, 2004,24(2-3):159-169.

[8] Auckaili A, Farid M M. A Review on Energy Conservation in Building Applications With Thermal Storage by Latent Heat Using Phase Change Materials[J]. Energy Conversion and Management, 2004,45(45):263- 275.

[9] 王安琪,孟多,趙康,等.相變材料在建筑圍護結構及建筑設備中的節能應用[J].能源與節能,2019,5:64-68.

[10] 莫冬傳,呂樹申,何振輝.相變蓄冷換熱器的優化設計[J].工程熱物理學報,2015(1):175-178.

[11] 滕啟治,譚欣,武紫玉,等.大型水輪發電機冷卻方式綜合評價方法的研究[J].物理學報,2015,(17):421-427.

[12] 鄭家林,孫曉紅.相變蓄冷原理及其應用[J].節能,1995, (6):12-16.

[13] 楊天潤,孫鍥,WENNERSTEN Ronald,等.相變蓄冷材料的研究進展[J].工程熱物理學報,2018,(3):567-573.

[14] 吳學紅,王春煦,高茂條,等.相變蓄冷技術在食品冷鏈中的應用進展[J].冷藏技術,2016,(3):5-11.

[15] 崔焱朝,潘艷秋,俞路,等.帶有微通道換熱的小型相變蓄冷系統性能研究[J].現代化工,2019,(10):208-211.

[16] Akiya T,Oowa M, Nakaiwa M, et al.Novel cool storage system using HCFC-141b Gas Clathrate [J].In:Proc of the 26thIECEC, 1991,6:115-119.

[17] 徐慧,楊睿,張寅平,等.相變材料及相變乳狀液的熱性能[C].全國暖通空調制冷2004年學術年會資料摘要集(2),2004.

[18] 郝英立.圓管內潛熱型功能流體對流換熱的實驗研究[J].工程熱物理學報,2005,(2):283-285.

[19] 付長城,譚海陽.廣東某糧倉水蓄冷空調系統設計[J].暖通空調,2019,(8):81-84.

[20] Shuang-Fei Li, Zhen-hua Liu, Xue-jiao Wang. A comprehensive review on positive cold energy storage technologies and applications in air conditioning with phase change materials[J]. Applied Energy, 2019,255(1):113667.

[21] 劉廣海,丁力行,屈睿瑰.蓄冷空調小型化研究[J].制冷與空調,2003,(6):33-37.

[22] 王美.小型冰蓄冷空調系統特性分析與實驗研究[D].西安:西安科技大學,2006.

[23] Wang Z, Li F, Fan T, et al. Research on the Application of Gas Hydrate in Cool Storage Air Conditioning[J]. Procedia Engineering, 2015,121:1118-1125.

[24] Yuan Y, Zhang N, Tao W, et al. Fatty acids as phase change materials: A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014,29:482-498.

[25] Zhao W, Gui X M, Shang L, et al. A novel binary mixture of caprylic acid/nonanoic acid as latent heat storage for air conditioning and cooling[J]. Energy and Buildings, 2017,145(15):259-266.

[26] 方貴銀,徐錫斌.小型蓄冷空調系統研究[J].制冷,2003,(1):9-12..

[27] 魏玲,臧潤清,李景麗,等.混合蓄冷空調的試驗研究[J].制冷與空調,2007,7(2):65-67.

[28] Woohyun Kim, James E Braun. Evaluation of the impacts of refrigerant charge on air conditioner and heat pump performance[J].International Journal of Refrigeration, 2012,35(7):1805-1841.

[29] 張良俊,吳靜怡,王如竹.充注量對小型熱泵熱水器性能影響的實驗及分析[J].上海交通大學學報,2006,(8):56- 60.

[30] 吳東波,張泉,陳曉明,等.小型相變蓄冷空調性能的實驗研究[J].建筑科學,2017,(6):62-67.

[31] 許加潭,李國榮.一種相變蓄冷模塊蓄能系統[P].中國專利:CN207196774U,2018-04-06.

[32] 鄭毅.一種相變蓄冷裝置[P].中國專利:CN107560477A, 2018-01-09.

[33] 樊栓獅,孫始財,梁德青.一種新型蓄冷冰箱及其運行過程研究[J].制冷,2005,(1):5-8.

[34] 王會,劉忠寶,陳向峰.相變蓄冷材料在冰箱上應用的研究[J].制冷,2014,(3):26-29.

[35] 曹靜宇.可控型分離式熱管及其在蓄冷冰箱中的應用研究[D].合肥:中國科學技術大學,2018.

[36] 陳楚雄.可控分離式熱管在蓄冷冰箱中的應用研究[D].合肥:中國科學技術大學,2019.

[37] 張偉.冰箱冷藏工況下新型復合相變蓄冷材料的制備及熱性能研究[D].重慶:重慶大學,2013.

[38] 王夢凱,雷明鏡,韋永鈺,等.適用于冰箱冷凍室的復合相變蓄冷材料研究[J].黑龍江科學,2018,9(12):27-28.

[39] 陳英姿,劉益才,楊智輝.冰箱組合式相變材料蓄冷的實驗研究[J].制冷技術,2006,(2):19-22.

[40] Cofré-Toledo Jonathan, Vasco D A, Isaza-Roldán César A, et al. Evaluation of an integrated household refrigerator evaporator with two eutectic phase-change materials[J]. International Journal of Refrigeration, 2018,93:29-37.

[41] Visek M, Joppolo C M, Molinaroli L, et al. Advanced sequential dual evaporator domestic refrigerator/freezer: System energy optimization[J]. International Journal of Refrigeration, 2014,43:71-79.

[42] 潘政薇,溫傳新,駱健.電機控制器IGBT模塊水冷散熱設計[J].機電信息,2019,30:122-123,125.

[43] 許茗宸.應用于IGBT冷卻的相變換熱實驗研究[D].北京:北京交通大學,2017.

[44] 劉海洋.電推進系統的相變儲能式散熱器性能研究[D].沈陽:沈陽工業大學,2019.

[45] 趙紅璐.配電網靜止同步補償器散熱設計[D].徐州:中國礦業大學,2019.

[46] 李建立,劉孟然,許明明,等.板狀相變蓄冷單元快速釋冷特性實驗研究[J].北京石油化工學院學報,2019, 27(1):18-22,27.

[47] 李杰瑞,武吉梅.蓄冷保溫箱技術的應用探討[J].印刷技術,2018,(1):49-51.

[48] 陳海洋,張建一.蓄冷型運輸保溫箱在冷鏈中的應用[J].冷藏技術,2010,(3):12-16.

[49] 楊國梁,胥義,辛巖,等.相變蓄冷式雙溫區城市宅配保溫箱的研制及測試[J].包裝工程,2018,39(23):53-60.

[50] Sidik N A C, Kean T H, Chow H K, et al. Performance enhancement of cold thermal energy storage system using nanofluid phase change materials: A review[J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2018,94:85-95.

[51] 馬艷娟,郭鵬濤,李宏,等.相變蓄冷劑結合冰袋用于高原野戰條件下血液的儲存[J].西南國防醫藥,2017,(9): 918-921.

[52] 徐笑峰,章學來,Jotham Muthoka Munyalo,等.十水硫酸鈉相變蓄冷保溫箱保冷特性的試驗研究[J].農業工程學報,2017,22:308-314.

[53] 賈蒲悅,武衛東,王益聰.新型0℃相變蓄冷材料制備及蓄冷特性[J].化工進展,2019,(6):2862-2869.

[54] 傅一波,王家俊,王冬梅.復合相變蓄冷劑性能研究[J].化工新型材料,2017,(10):241-243.

[55] Bai B, Chen N, Li X. Application Research of Nano-storage Materials in Cold Chain Logistics of E-commerce Fresh Agricultural Products[J]. Results in Physics, 2019,13:102049.

[56] Tumirah K, Hussein M Z, Zulkarnain Z, et al. Nano-encapsulated organic phase change material based on copolymer nanocomposites for thermal energy storage[J]. Energy, 2014,66:881-890.

[57] 鄧軍,何騫,劉長春,等.相變冷卻服發展趨勢[J].科技導報,2017,(21):107-114.

[58] Vigo T L, Frost C M. Temperature-Adaptable Fabrics[J]. Textile Research Journal, 1985,55(12):737- 743.

[59] 宋文慶,李毅,邢建偉,等.PCM微膠囊改善紡織品的溫度調節性能研究[R].北京:第五屆功能性紡織品及納米技術研討會,2005.

[60] Geng X, Li W, Wang Y, et al. Reversible thermochromic microencapsulated phase change materials for thermal energy storage application in thermal protective clothing[J]. Applied Energy, 2018,217:281-294.

[61] 姬長發,姬晨陽,王展榮,等冷卻服相變蓄冷填充材料特性實驗研究[J].煤礦安全,2019,(7):21-25.

[62] Almqvist H O. Cooling garment having phase change material in its extremity portions[P]. US:8499367,2013- 08-06.

[63] 王雪松,謝晶.蓄冷保溫箱的研究進展[J].食品與機械,2019,(8):232-236.

[64] 管天.相變蓄冷技術的研究現狀和發展[J].冷藏技術,2007,(3):54-59.

[65] 趙鎮南,吳挺,時雨荃,等.相變乳狀液的流變和傳熱性能研究[J].工程熱物理學報,2001,(5):589-592.

Application and Research Progress of Phase Change Cold Storage Technology in Small Equipment

Xuan ZiJie Jiang Yantao Wang Lulu

( School of Mechanical and Power Engineering, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, 524088 )

Phase change cold storage technology is a very important means of energy storage and heat preservation. Phase change cool storage technology uses the latent heat of the refrigerant in the process of phase change to store energy, and release heat through phase change, which can effectively store energy when needed, achieve energy saving, keep low temperature and other effects. At present, phase change cold storage technology has been widely used in various industries.The article mainly introduces the basic working principle of the technology, and the application of the technology in some small equipment fields, and summarizes some related achievements. It also summarizes and introduces the application and research progress of the technology in five aspects: air conditioning, refrigerator, cooling suit, heat dissipation of integrated electronic module and heat preservation box. It also sums up some existing problems and prospects the future development of the technology, and summarizes and discusses the problems and directions of the development and research of new refrigerant storage.

Phase change; cold storage; miniaturization; Application Research

TB65

A

1671-6612（2020）05-558-07

宣子杰（1997-），男，在讀碩士研究生，主要研究方向為智能產品的創新設計，E-mail：845377234@qq.com

江燕濤（1967-），女，教授，E-mail：jiang238@163.com

2020-01-02