1、没太阳时（阴雨天、晚上）怎么办？想办法把阳光充足时的太阳能储存起来，以供无阳光时使用这就是太阳能热储存要讨论的问题。热能储存显热储存潜热储存化学储存显热蓄热：利用储热介质的热容量进行蓄热，把已经过高温或低温变换的热能贮存起来加以利用，具有化学和机械稳定性好、安全性好、传热性能好，但单位体积的蓄热量较小，很难保持在一定温度下进行吸热和放热。潜热蓄热：利用相变材料(PCM)相变时单位质量（体积）的潜热蓄热量非常大的特点，把热量贮存起来加以利用。一般具有单位重量（体积）蓄热量大、在相变温度附近的温度范围内使用时可保持在一定温度下进行吸热和放热、化学稳定性好和安全性好，但相变时液固两相界面处的热传导效
2、果较差。储热方式显热储热、潜热储热、化学储热1t00t2t100kt3tABCDEF01Q3352Q3Q22574Q5Q热焓量（kJ/kg）不同状态下水的显热与相变潜热比较TmCTTmCQpp)(21热水显热储存系统的储热量计算公式例题储水箱内储存有500kg温度为50的水，该储存水由温度为20的自来水吸收太阳能而得，问总储热量？m总水量(kg)水的比热容(kJ/kg.)4.18kJ/kg.水的温度差()pcTQ=5004.18(50-20)典型太阳热水系统示意图其它固体显热储热系统：水的单位质量的热容量相当高，1kg水可储存4.18kJ/的热能，金属铜、铁、铝分别为3.73，3.64，2.6
3、4kJ/，固体岩石约为1.7kJ/。固体储热装置见教材p136图相变储热（潜热储热）潜热储热（Latent Thermal Energy Storage，LTES）或称相变储能，它是利用物质在物态变化（固-液、固-固或汽-液）时，单位质量（体积）潜热蓄热量非常大的特点把热能储存起来加以利用。相变材料（Phase Change Material，PCM）利用潜热蓄放热的这类物质我们称它们为相变储能材料。相变储能技术（phase change energy storage technology)采用相变储热方式，利用特定的装置，将暂时不用或多余的热能通过相变材料储存起来，需要时再利用的方法称为相变
4、储能技术。相变材料按相变方式一般可分为以下四类：1.固-固相变材料；2.固-液相变（熔化、凝固）材料；3.液-汽相变（汽化、液化）材料；4.固-气相变（升华、凝聚）材料。一般说来，从1到4相变潜热逐渐增大。但由于第3类和第4类相变过程中有大量气体，相变时物质的体积变化很大，因此尽管这两类相变过程中相变潜热很大，但在实际应用中很少被选用。无机水合盐熔点（）潜热（J/g）密度（g/cm3）比热(J/gK)固液固液KF4H2O18.5231.01.451.451.842.39Na2CO310H2O332471.461.883.34Na2S2O35 H2O502011.751.671.482.41Na
5、OAc 3 H2O58.52261.451.282.79NH4Al(SO4)212H2O94.52591.641.7063.05Na2SO410H2O32.42541.48CaCl26 H2O29.61741.801.49表1部分常用无机水合盐相变材料的热物性能Table1The thermo-physical performances of some salt-hydrate 表2 部分单元熔融无机盐相变储能材料的热物性能Table 2 The thermo-physical performances of some single inorganic salts 相变材料熔点()密度（g/c
6、m3）比热(固)(J/gK)潜热（J/g）LiF8482.2951.5361035NaF9952.5581.114789NaCl8912.1650.839486Na2SO48842.7790.958169.5KCl7761.9840.681346Na2CO3858285MgCl2715454Ca(NO3)2561130 表3 部分共晶混合盐相变储能材料热物性能Table 3 The thermo-physical performances of some inorganic eutectics salts相变材料（wt%）熔点Tm()潜热(J/g)导热系数（W/m.K）32Li2CO3/33N
7、a2CO3/35K2CO3397276.5-23.5Li2CO3/76.5CaCO3498316.1-47.8Na2CO3/52.2Ba2CO3686172-75NaF/25MgF28326504.6667LiF/33MgF2746947-65NaF/23CaF2/12MgF2745574-33.4LiF/49.5NaF/17.1MgF26508601.1546LiF/44NaF/10MgF26328581.244Li2CO3/56Na2CO34963682.1150NaCl/50MgCl24504250.9623NaCl/63MgCl2/14KCl3854610.95 表4 部分金属及其合金
8、相变储能材料的热物性能 Table 4 The thermo-physical performances of some metal(alloys)相变材料熔点Tm()潜热(J/g)导热系数(W/m.K)Al661400204.2Al/Si579515180Al/Si/Mg560545200Mg649368131 表5 部分有机相变储能材料的热物性Table 5 Thermo-physical performances of some organic phase change materials相变材料熔点()密度（g/cm3）潜热(J/g)导热系数(W/m.K)石蜡-12-75.90.750
9、0.782(70)225.7267.50.012-0.016癸酸31.50.886(40)1530.149棕榈酸62.50.847(80)1870.165(70)硬脂酸70.70.941(40)2030.172(70)表6 几种多元醇的热性能Table 6 The thermo-physical performances of some polyhydric alcohols相变材料分子中羟基数（个）转变温度（）比热容(J/gK)转变焓(J/g)熔点()密度(g/cm3)PE41882.843232601.333PG3812.751931981.193NPG2431.761311261.046
10、 表7 部分层状钙钛矿的热物性Table7 The thermo-physical performances of some peroviskite相变材料转变温度()C12Mn32732942.28(C),46.3(H)3.75129.30(C),140.70(H)11.40C12Co33736119.32(C),53.29(H)33.9857.33(C),151.46(H)94.13C10Mn30636.17118.20C10Co35138.49109.661/molkJH11/KmolJS 表8部分固液复合定形相变储能材料的热物性Table 8 The thermo-physical p
11、erformances of some solid-liquid PCMs复合定形相变材料PCM含量（wt%）相变温度()相变焓(J/g)石蜡/高密度聚乙烯7558160石蜡/SBS4080565881.63165.2硬脂酸/SiO29.847496225.68196.8月桂酸硬脂酸/SiO25633.2792.9高温储热体高温储热体 如何充分利用固体显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者的优点，尽量克服两者的不足去开发新型的高性能复合蓄热材料，是当今蓄热材料研究开发的重点课题。我们实验室多年从事无机盐/陶瓷基复合相变储能材料的研制工作，并成功地开发出两种新的制备技术和方法：混合烧结法和熔融浸渗法。采
12、用自发熔融浸渗法制备出的无机盐/陶瓷基复合相变储能材料我所做的工作之二:微米级多孔陶瓷预制体的制备与表征204060801000500100015002000250030003500 Q:QuartzC:CristobaliteCCQQQQQQQ(211)(212)(200)(110)(112)(100)(101)Intensity(Arb.units)2Theta(deg)主晶相为A3号未烧结预制体断口SEM照片500 A3号预制体断口SEM照片500 石英少量方石英我所做的工作之五：性能研究储能密度、相变温度和相变潜热储能密度、相变温度和相变潜热 800820840860880900920
13、94081012141618 热 流 率（mW）Tm=882.57 H=76.4 4J/g温度（）800820840860880900920940121416182022温度（）Tm=880.98 H=81.2 3J/g热 流 率（mW）80082084086088090092094081012141618Tm=882.88 H=84.7 7J/g温度（）热 流 率（mW）800820840860880900920940101214161820Tm=882.74 H=92.6 7J/g热 流 率（mW）温度（）A1、B4、C3、D5号试样的DSC曲线 Table9 Comparison of
14、performances under two different techniques性能指标混合烧结工艺自发熔融浸渗工艺备注Na2SO4的百分含量（wt%）20504254/体积密度（g/cm3）1.92.12.32.6/相变温度（）880885880883/相变潜热（kJ/kg）35.6583.7376.492.67/储能密度（kJ/kg）190210220240T=100比热容（kJ/kg.K）1.321.431.451.54800900热扩散率（100cm2/s）0.40.35800900导热系数（W/m.K）1.011.151.151.35800900高温抗压强度（Mpa）4.38.
15、65.112.5 950热膨胀系数(10-6/)/32900平均值抗热震温度（）1000以上1000以上/表面结霜现象 有 无放置一年以上 两种制备工艺所制备出的无机盐/陶瓷基复合相变储能材料的热物理性能电热相变储能热水热风联供装置（锅炉）和系统照片电热相变储能热水热风联供装置（锅炉）和系统照片 电热相变储能热水热风联供装置（常压锅炉）电热相变储能热水热风联供装置和系统电热相变储能热风和热水热风联供两套系统 装置和系统的供热和计算机监控设备 sTTsssdTCQ0ssfsfTTlllfTTlslCHdTCQ0对固体显热蓄热材料来说，其单位质量的储能密度的计算式可以用下式来表示：对于潜热蓄热材料
16、来说，其单位质量的蓄热密度的计算式可以用下式表示：例题工程性质的计算公式见教材P138相变材料Na2SO4.10H2O的Cs为1950J/kg.，Cl=3350J/kg.，相变潜热2.43105 J/kg.，相变温度34，假设该相变材料由25 升高到50，求储存的总热量。l化学热储存：实际上就是利用储热材料相接触时发生化学反应，而通过化学能与热能的转换把热能贮藏起来。l化学反应储能是一种高能量高密度的储能方式，它的储能密度一般都高于显热和潜热储存，而且此种储能体系通过催化剂或产物分离方法极易用于长期能量储存，但其在实际使用时存在技术复杂、一次性投资大及整体效率不高等缺点。l化学储能是一门崭新的
17、科学,目前仍没能得到广泛应用，今后在这一方面应致力于选择和研究优良的反应材料反应材料(主要包括结晶水合物和复合材料),克服各自的不足,逐步走向实际工程应用发展。化学储热化学储热选择化学储能材料的标准:材料的反应热要求反应热效应大;反应温度合适;无毒、无腐蚀,不易燃易爆;价格低廉;反应不产生副产品;可逆化学反应速率要适当,以便于能量 存入 与取出;反应时材料的体积变化要小;对相关结构材料无腐蚀性。化学储能材料的种类及其储能原理：1.结晶水合物结晶水合物蓄热是在低于其熔点的温度下，使水合盐全部或部分脱去其结晶水，利用在脱水过程中吸收的水合热来实现热量的储存 当需要回收热量时，把脱去的水与脱水盐接触
18、即可实现 例如 类似的化学储热体系还有MgCl2-H2O、H2SO4-H2O、NH4Al(SO4)12H2O等，在许多情况下，这种水合热比溶解热高很多。2.无机氢氧化物无机氢氧化物的脱水反应也可用来储存热量。如：Mg(OH)2+热MgO+H2O脱水温度范围为375左右。又如：Ca(OH)2+热CaO+H2O脱水温度范围为550左右。放热：只需加水就可取出储存的能量。但由于无机氢氧化物和水合物相比有较强的腐蚀性，并且和含CO2的空气相互作用，稳定性很差，故目前在储热中应用较少，有待进一步研究。3.金属氧(氢）化物如：4KO2+热2K2O+3O2反应温度范围为300800，分解热为2.1MJ/kg
19、。又如：2PbO2热2PbO+O2反应温度范围为300350，分解热为0.26MJ/kg。氢化物：MHn+热M+n/2H2如:LaNi5的氢化反应热约为210KJ/Kg,而镁的氢化反应热高到3182KJ/Kg。4.复合蓄热材料 另外一种化学储热材料是将结晶水合盐填充到多孔材料中形成的复合材料，这种复合材料是在各种多孔材料，如硅胶、氧化铝及其它聚合物、金属和含碳的多孔材料中填充选定类型的结晶水合物而制得。如CaCl26H2O硅胶复合材料，在重量百分比为70%时，仅水的蒸发就可以使储热材料提供1580 KJ/Kg的储热量。这种材料的工作温度范围为2080，适宜于非聚光太阳能热储存。本章小结：1.热能储存的三种常用方式：显热储热、潜热储热、化学储热。2.太阳能热能储存主要有：显热（砾石、水）潜热（结晶水合盐、有机材料如石蜡等）化学（结晶水合盐CaCl26H2O等）
