相變蓄熱技術(shù)在農(nóng)業(yè)用被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室中的應(yīng)用研究

日光溫室墻體的太陽(yáng)能集熱、蓄熱與保溫性能直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況以及作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。以往的研究大多是關(guān)注墻體的保溫性能、而忽略了墻體的蓄熱性能提高，致使冬季日光溫室低溫高濕的問(wèn)題始終得不到較好的解決。本項(xiàng)目試圖通過(guò)日光溫室被動(dòng)式相變蓄熱墻體構(gòu)筑方式的科學(xué)研究，達(dá)到改善日光溫室作物生長(zhǎng)熱環(huán)境、顯著提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量的目的。為此，本項(xiàng)目依據(jù)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)、建筑熱物理、相變貯能、計(jì)算傳熱學(xué)等理論，基于所研制的相變蓄熱墻體材料（以下簡(jiǎn)稱GH-20），開(kāi)展了關(guān)于日光溫室墻體建筑熱過(guò)程的理論與試驗(yàn)研究，所形成的重點(diǎn)研究結(jié)果概要如下： 1）根據(jù)建筑材料各自不同的熱阻、熱容、密度等熱物性，首次提出了日光溫室被動(dòng)式相變蓄熱“三重”結(jié)構(gòu)墻體的構(gòu)筑理念，即，將比熱容大、潛熱蓄熱性能高的GH-20墻體材料放置在墻體層的內(nèi)側(cè)，墻體中間層放置具有承重并兼有顯熱蓄熱性能的重質(zhì)材料，墻體外層放置導(dǎo)熱系數(shù)小、熱阻大的高保溫性能的輕質(zhì)材料。 2）基于GH-20墻體材料在熱傳輸過(guò)程的傳熱與蓄熱機(jī)理，提出了將比熱容大、導(dǎo)熱系數(shù)較小的相變材料與導(dǎo)熱系數(shù)較大且密度大的水泥砂漿直接混合后預(yù)制成板狀的GH-20墻體材料成型工藝。試驗(yàn)結(jié)果顯示：同樣蓄（放）熱條件下，較插層式成型工藝，直混試件的總熱阻減小了24%；蓄（放）熱時(shí)間縮短了70min，蓄（放）熱量提高了10%（15%）。 3）基于GH-20墻體材料的熱性能，以能量方程作為基本控制方程，以顯熱容法作為求解相變傳熱問(wèn)題的基本方法，構(gòu)建了日光溫室被動(dòng)式相變蓄熱“三重”結(jié)構(gòu)墻體的傳熱模型，并提出了利用能耗模擬軟件EnergyPlus獲取控制方程溫室墻體邊界條件的耦合求解方法，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的誤差在6.1%以內(nèi)。 4）基于所構(gòu)建的“三重”結(jié)構(gòu)墻體的傳熱模型，提出了日光溫室被動(dòng)式相變蓄熱“三重”結(jié)構(gòu)墻體熱工性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其計(jì)算方法，并開(kāi)發(fā)了應(yīng)用軟件。利用該軟件可進(jìn)行關(guān)于“三重”結(jié)構(gòu)墻體的可適應(yīng)構(gòu)造條件、以及各墻體層厚度、熱工性能參數(shù)等的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 5）應(yīng)用所提出的理論方法，在北京地區(qū)進(jìn)行了日光溫室被動(dòng)式相變蓄熱“三重”結(jié)構(gòu)墻體的應(yīng)用技術(shù)研究。應(yīng)用結(jié)果表明：與非相變溫室比較，相變溫室10株西紅柿試驗(yàn)品種的結(jié)果產(chǎn)量是前者的6.7倍、果實(shí)的縱橫徑較前者增大了1.3倍；相變溫室西紅柿的總產(chǎn)量為前者的1.7倍。 2100433B

我國(guó)有著世界第一的設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積，但產(chǎn)量卻僅為世界先進(jìn)水平的1/3。其重要原因之一，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的科技含量和技術(shù)水平都比較低；在溫室新材料以及溫室結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的相關(guān)基礎(chǔ)研究非常薄弱、且缺乏系統(tǒng)性。本研究將以我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富、且利用價(jià)值較高的北方農(nóng)村地區(qū)的普通被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室為重點(diǎn)研究對(duì)象，將本項(xiàng)目組研制的新型相變蓄熱墻體材料與普通建筑用水泥砂漿材料混合直接涂抹于溫室磚墻內(nèi)表面，構(gòu)筑相變復(fù)合墻體及其被動(dòng)式太陽(yáng)能- - 相變蓄熱溫室體系。通過(guò)提高溫室墻體主要是北墻內(nèi)表面的吸熱與蓄熱性能的方法，提高溫室太陽(yáng)熱能的利用率，以減少夜間對(duì)輔助能源的依賴。. 本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)溫室內(nèi)相變復(fù)合墻體相變傳熱過(guò)程的分析，以及土壤熱、濕遷移機(jī)理的研究，建立太陽(yáng)輻射熱作用下溫室建筑熱過(guò)程的耦合流動(dòng)與相變傳熱模型，根據(jù)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，為農(nóng)業(yè)用被動(dòng)式太陽(yáng)能溫室結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方法參考。

蓄熱技術(shù)是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要技術(shù) ，可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾，在太陽(yáng)能利用、電力“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑和空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)．，主要的蓄熱方法有顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學(xué)反應(yīng)蓄熱三種．顯熱蓄熱是利用物質(zhì)的溫度升高來(lái)存儲(chǔ)熱量的．利用陶瓷粒、水、油等的熱容進(jìn)行蓄熱，把已經(jīng)高溫或低溫變換的熱能貯存起來(lái)加以利用，如固體顯熱蓄熱的煉鐵熱風(fēng)爐、蓄熱式熱交換器、蓄熱式燃燒器等，通常的顯熱蓄熱方式簡(jiǎn)單，成本低，但儲(chǔ)存的熱量小，其放熱不能恒溫的缺點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)蓄熱是指利用可逆化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合熱儲(chǔ)存熱能．發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，可以有催化荊，也可以沒(méi)有催化劑一種高密度高能量的蓄熱方式，它的儲(chǔ)能密度一般高于顯熱和潛熱，此種儲(chǔ)能體系通過(guò)催化劑和產(chǎn)物分離易于能量長(zhǎng)期儲(chǔ)存．潛熱蓄熱（相變蓄熱）是利用物質(zhì)在凝固/熔化、凝結(jié)/氣化、凝華/升華以及其他形式的相變過(guò)程中，都要吸收或放出相變潛熱的原理來(lái)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存的技術(shù)．利用相變材料相變時(shí)單位質(zhì)量（體積）潛熱，蓄熱量非常大能把熱能貯存起來(lái)加以利用，如空間太陽(yáng)能發(fā)電用蓄熱器，深夜電力調(diào)峰用蓄熱器，其儲(chǔ)能比顯熱一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且放熱溫度恒定，但其儲(chǔ)熱介質(zhì)一般有過(guò)冷、相分離、易老化等缺點(diǎn)。

人們對(duì)相變蓄熱技術(shù)的研究雖然只有幾十年的歷史，但它的應(yīng)用十分廣泛，已成為日益受到人們重視的一種新興技術(shù)。該技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用 。

工業(yè)過(guò)程的余熱利用

工業(yè)過(guò)程的余熱既存在連續(xù)型余熱又存在間斷型余熱。對(duì)于連續(xù)型余熱，通常采取預(yù)熱原料或空氣等手段加以回收，而間斷型余熱因其產(chǎn)生過(guò)程的不連續(xù)性未被很好的利用，如有色金屬工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)中的部分爐窯在生產(chǎn)過(guò)程中具有一定的周期性，造成余熱回收困難，因此，這類(lèi)爐窯的熱效率通常低于30%。相變蓄熱突出的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以將生產(chǎn)過(guò)程中多余的熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)并在需要時(shí)提供穩(wěn)定的熱源，它特別適合于間斷性的工業(yè)加熱過(guò)程或具有多臺(tái)不同時(shí)工作的加熱設(shè)備的場(chǎng)合，采用熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)利用相變蓄熱技術(shù)可節(jié)能15%~45%。根據(jù)加熱系統(tǒng)工作溫度和儲(chǔ)熱介質(zhì)的不同，應(yīng)用于工業(yè)加熱的相變蓄熱系統(tǒng)可分為蓄熱換熱器、蓄熱室式蓄熱系統(tǒng)和顯熱/潛熱復(fù)合蓄熱系統(tǒng)三種形式。蓄熱換熱器適用于間斷性工業(yè)加熱過(guò)程，是一種蓄熱裝臵和換熱裝臵合二為一的相變蓄熱換熱裝臵。它采取管殼式或板式換熱器的結(jié)構(gòu)形式，換熱器的一側(cè)填充相變材料，另一側(cè)則作為換熱流體的通道。當(dāng)間歇式加熱設(shè)備運(yùn)行時(shí)，煙氣流經(jīng)換熱器式蓄熱系統(tǒng)的流體通道，將熱量傳遞到另一側(cè)的相變介質(zhì)使其發(fā)生固液相變，加熱設(shè)備的余熱以潛熱的形式儲(chǔ)存在相變介質(zhì)中。當(dāng)間歇式加熱設(shè)備從新工作時(shí)，助燃空氣流經(jīng)蓄熱系統(tǒng)的換熱通道，與另一側(cè)的相變材料進(jìn)行換熱，儲(chǔ)存在相變材料中的熱量傳遞到被加熱流體，達(dá)到預(yù)熱的目的。相變蓄熱換熱裝臵一個(gè)特點(diǎn)是可以制造成獨(dú)立的設(shè)備，作為工業(yè)加熱設(shè)備的余熱利用設(shè)備使用時(shí)，并不需要改造加熱設(shè)備本身，只要在設(shè)備的管路上進(jìn)行改造就可以方便地使用。蓄熱室式蓄熱系統(tǒng)在工業(yè)加熱設(shè)備的余熱利用系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的蓄熱器通常采用耐火材料作為吸收余熱的蓄熱材料，由于熱量的吸收僅僅是依靠耐火材料的顯熱熱容變化，這種蓄熱室具有體積大、造價(jià)貴、熱慣性大和輸出功率逐步下降的缺點(diǎn)，在工業(yè)加熱領(lǐng)域難以普及應(yīng)用。相變蓄熱系統(tǒng)是一種可以替代傳統(tǒng)蓄熱器的新型余熱利用系統(tǒng)，它主要利用物質(zhì)在固液兩態(tài)變化過(guò)程中的潛熱吸收和釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存和輸出。相變蓄熱系統(tǒng)具有蓄熱量大、體積小、熱慣性小和輸出穩(wěn)定的特點(diǎn)。與常規(guī)的蓄熱室相比，相變蓄熱系統(tǒng)體積可以減小30%~50%。

太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存

太陽(yáng)能是巨大的能源寶庫(kù)，具有清潔無(wú)污染，取用方便的特點(diǎn)，特別是在一些高原地區(qū)如我國(guó)的云南、青海和西藏等地，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，而其他能源短缺，故太陽(yáng)能的利用將更加普遍。但到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射，能量密度卻很低，而且受到地理、晝夜和季節(jié)等因素的影響，以及陰晴云雨等隨機(jī)因素的制約，其輻射強(qiáng)度也不斷發(fā)生變化，具有顯著的稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性。為了保持供熱或供電裝臵的穩(wěn)定不間斷的運(yùn)行，就需要蓄熱裝臵把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在太陽(yáng)能不足時(shí)再釋放出來(lái)，從而滿足生產(chǎn)和生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)的需要。幾乎所有用于采暖、供應(yīng)熱水、生產(chǎn)過(guò)程用熱等的太陽(yáng)能裝臵都需要儲(chǔ)存熱能。即使在外層空間，在地球軌道上運(yùn)行的航天器由于受到地球陰影的遮擋，對(duì)太陽(yáng)能的接受也存在不連續(xù)的特點(diǎn)，因此空間發(fā)電系統(tǒng)也需要蓄熱系統(tǒng)來(lái)維持連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。太陽(yáng)能蓄熱技術(shù)包括低溫和高溫兩種。水是低溫太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)普遍使用的蓄熱介質(zhì)，石蠟以及無(wú)機(jī)水合鹽也比較常用;高溫太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)大多使用高溫熔融鹽類(lèi)、混合鹽類(lèi)、金屬或合金作為蓄熱介質(zhì)。另外，能源儲(chǔ)存技術(shù)也可以用在建筑物采暖方面。在夏天日照強(qiáng)烈時(shí)，利用太陽(yáng)能加熱器加熱水并儲(chǔ)存于地下蓄水層或隔熱良好的地穴中，到冬天來(lái)臨時(shí)，利用儲(chǔ)存的熱水就可取暖。1982年，美國(guó)已成功研制出一種利用NaZSO4·IOH20共熔物作為蓄熱芯的太陽(yáng)能建筑板，并在麻省理工學(xué)院建筑系實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用。

太空中的應(yīng)用

早在20世紀(jì)50年代，由于航天事業(yè)的發(fā)展，人造衛(wèi)星等航天器的研制中常常涉及到儀器、儀表或材料的恒溫控制問(wèn)題。因?yàn)槿嗽煨l(wèi)星在運(yùn)行中，時(shí)而處于太陽(yáng)照射之下，時(shí)而由于地球的遮蔽處于黑暗之中，在這兩種情況下，人造衛(wèi)星表面的溫度相差幾百度。為了保證衛(wèi)星內(nèi)溫度恒定在特定溫度下(通常為巧~35℃之間)，人們研制了很多控制溫度的裝臵，其中一種就是利用相變蓄熱材料在特定溫度下的吸熱與放熱來(lái)控制溫度的變化，使衛(wèi)星正常工作。當(dāng)外界溫度升高，高于特定溫度(如30’C)時(shí)，相變蓄熱材料開(kāi)始熔融，大量吸收熱量;而當(dāng)外部溫度降低，低于特定溫度時(shí)，相變材料又開(kāi)始結(jié)晶，大量放出熱量，從而維持內(nèi)部溫度恒定在30℃左右。蓄熱技術(shù)在太空中的另一個(gè)應(yīng)用便是空間太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電技術(shù)，空間熱動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)主要分為四大部分:聚能器、吸熱/蓄熱器、能量轉(zhuǎn)化部分及輻射器。能量轉(zhuǎn)化部分又主要包括渦輪、發(fā)電機(jī)和壓氣機(jī)。它的主要工作原理是:利用拋物線型的聚能器截取太陽(yáng)能，并將其聚集到吸熱/蓄熱器的圓柱形空腔內(nèi)，被吸收轉(zhuǎn)換成熱能其中一緲熱能傳遞給循環(huán)工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)熱機(jī)發(fā)電，另一部分熱量則被封裝在多個(gè)小容器的相變材料內(nèi)加以儲(chǔ)存。在軌道陰影期，相變材料在相變點(diǎn)附近凝固釋熱，從當(dāng)熱機(jī)熱源來(lái)加熱循環(huán)工質(zhì)，使得空間站處于陰影期時(shí)仍能連續(xù)工作發(fā)電。

吸熱/蓄熱器的性能參數(shù)是空間熱動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)之一。美國(guó)從20世紀(jì)60年代就開(kāi)始了吸熱/蓄熱器的研究，Garrett公司先后設(shè)計(jì)了3姍、 10.5KW的空間熱動(dòng)力裝臵，試制了各主要部件，并對(duì)它們進(jìn)行了大量的性能試驗(yàn)。在 1994年和1996年，分別在哥倫比亞號(hào)和奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)上進(jìn)行了兩次蓄熱容器的搭載試驗(yàn)，以驗(yàn)證空間環(huán)境下相變蓄熱材料的蓄放熱性能以及與容器材料的相容性能，采用的相變材料分別為L(zhǎng)IF和80.SLIF一19.SCaFZ。作為一種先進(jìn)的空間太陽(yáng)能供電方式，空間太陽(yáng)能熱動(dòng)力電站對(duì)未來(lái)的空間探索有著重要意義。隨著人類(lèi)對(duì)太空探索不斷深入，如探索月球、火星，甚至到未來(lái)的探索太陽(yáng)系以外的宇宙，特別是建立永久空間站，電力需求將是一個(gè)十分緊迫的任務(wù)。另外，這種先進(jìn)的空間太陽(yáng)能供電方式也將為解決地面的能源危機(jī)提供很好的解決方案。美國(guó)已經(jīng)提出在21世紀(jì)中葉左右研發(fā)一個(gè) 1.6GW的空間電站，再利用微波系統(tǒng)將電力傳回地面利用。如果這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的話，將是人類(lèi)能源技術(shù)的一個(gè)歷史性的進(jìn)步。當(dāng)然要達(dá)到這一目標(biāo)，還有大量的技術(shù)難題有待人類(lèi)攻克。

其他方面的應(yīng)用

隨著研究的不斷深入，相變蓄熱材料的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷地?cái)U(kuò)展。如PCMs(phase changematerials即相變材料)在建筑物采暖、保溫以及被動(dòng)式太陽(yáng)房等領(lǐng)域的應(yīng)用，是近年來(lái)PeMS研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一2100433B

根據(jù)相變種類(lèi)的不同

根據(jù)相變種類(lèi)的不同，相變蓄熱一般分為四類(lèi):固一固相變、固一液相變、液一氣相變及固一氣相變。由于后兩種相變方式在相變過(guò)程中伴隨有大量氣體的存在，使材料體積變化較大，因此盡管它們有很大的相變熱，但在實(shí)際應(yīng)用中很少被選用，固一固相變和固一液相變是實(shí)際中采用較多的相變類(lèi)型。根據(jù)材料性質(zhì)的不同，一般來(lái)說(shuō)相變蓄熱材料可分為:有機(jī)類(lèi)、無(wú)機(jī)類(lèi)及混合類(lèi)相變蓄熱材料。其中，石蠟類(lèi)、脂酸類(lèi)是有機(jī)類(lèi)中的典型相變蓄熱材料;結(jié)晶水合鹽、熔融鹽和金屬及合金等是無(wú)機(jī)類(lèi)中的典型相變蓄熱材料?；旌项?lèi)又可分為:有機(jī)混合類(lèi)、無(wú)機(jī)混合類(lèi)及無(wú)機(jī)一有機(jī)混合類(lèi) 。

根據(jù)蓄熱方式進(jìn)行分類(lèi)

1、顯熱蓄熱是通過(guò)蓄熱材料的溫度的上升或下降來(lái)儲(chǔ)存熱能。這種蓄熱方式原理簡(jiǎn)單、技術(shù)較成熟、材料來(lái)源豐富及成本低廉，因此廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、熱動(dòng)等熱能儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。常見(jiàn)的顯熱蓄熱介質(zhì)有水、水蒸汽、沙石等，這類(lèi)材料儲(chǔ)能密度低且不適宜工作在較高溫度下。

2、潛熱蓄熱是利用相變材料發(fā)生相變時(shí)吸收或放出熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存，具有單位質(zhì)量(體積)蓄熱量大、溫度波動(dòng)小(儲(chǔ)、放熱過(guò)程近似等溫)、化學(xué)穩(wěn)定性好和安全性好等特點(diǎn)。常見(jiàn)的相變過(guò)程主要有固-液、固-固相變兩種類(lèi)型。固-液相變是通過(guò)相變材料的熔化過(guò)程來(lái)進(jìn)行熱量?jī)?chǔ)存，凝固過(guò)程來(lái)放出熱量；而固-固相變則是通過(guò)相變材料的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或固體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有序-無(wú)序的轉(zhuǎn)變而可逆地進(jìn)行儲(chǔ)、放熱。當(dāng)前正在考慮的潛熱蓄熱材料有：氟化物、硫酸鹽、硝酸鹽以及石蠟等有機(jī)蓄熱材料。

3、化學(xué)反應(yīng)蓄熱是利用可逆化學(xué)反應(yīng)通過(guò)熱能與化學(xué)熱的轉(zhuǎn)化來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)能的。它在受熱或冷卻時(shí)發(fā)生可逆反應(yīng)，分別對(duì)外吸熱或放熱，這樣就可以把熱能儲(chǔ)存起來(lái)。其主要優(yōu)點(diǎn)是蓄熱量大，不需要絕緣的儲(chǔ)能罐，而且如果反應(yīng)過(guò)程能用催化劑或反應(yīng)物控制，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存熱量。

根據(jù)使用溫度范圍的不同

根據(jù)使用溫度范圍的不同，潛熱蓄熱材料（相變蓄熱）又可分為分為高、中、低溫三種．

1、低溫相變蓄熱材料

低溫相變蓄熱材料主要有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類(lèi)無(wú)機(jī)相變材料主要包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬或合金．結(jié)晶水合鹽通常是中、低溫相變蓄能材料中重要的一類(lèi)，具有價(jià)格便宜，體積蓄熱密度大，熔解熱大，熔點(diǎn)固定，熱導(dǎo)率比有機(jī)相變材料大，一般呈中性等優(yōu)點(diǎn)．但在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷、相分離等不利因素，嚴(yán)重影響了水合鹽的廣泛應(yīng)用決過(guò)冷的辦法主要有兩種，一種是加入微粒結(jié)構(gòu)與鹽類(lèi)結(jié)晶物相類(lèi)似的物質(zhì)作為成核劑．另一種是保留一部分固態(tài)相變材料，即保持一部分冷區(qū)，使未融化的一部分晶體作為成核劑，這種方法文獻(xiàn)上稱為冷指(Cold finger)法，雖然操作簡(jiǎn)單，但行之有效∞J．為了解決相分離的問(wèn)題，防止殘留固體物沉積于容器底部，人們也研究了一些方法，一種是將容器做成盤(pán)狀，將這種很淺的盤(pán)狀容器水平放臵有助于減少相分離；另一種更有效的方法是在混合物中添加合適的增稠劑，防止混合物中成分的分離，但并不妨礙相變過(guò)程。

有機(jī)相變材料主要包括石蠟，脂肪酸及其他種類(lèi)．石蠟主要由不同長(zhǎng)短的直鏈烷烴混合而成，可用通式C。H抖：表示，可以分為食用蠟、全精制石蠟、半精制石蠟、粗石蠟和皂用蠟等幾大類(lèi)，每一類(lèi)又根據(jù)熔點(diǎn)分成多個(gè)品種．短鏈烷烴的熔點(diǎn)較低，隨著碳鏈的增長(zhǎng)，熔點(diǎn)開(kāi)始增長(zhǎng)較快，而后逐漸減慢，再增長(zhǎng)時(shí)熔點(diǎn)將趨于一致。大部分的脂肪酸都可以從動(dòng)植物中提取，其原料具有可再生和環(huán)保的特點(diǎn)，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)．其他還有有機(jī)類(lèi)的固一固相變材料，如高密度聚乙烯，多元醇等．這種材料發(fā)生相變時(shí)體積變化小，過(guò)冷度輕，無(wú)腐蝕，熱效率高，是很有發(fā)展前途的相變材料 。

復(fù)合相變材料材料的復(fù)合化可將各種材料的優(yōu)點(diǎn)集合在一起，制備復(fù)合相變材料是潛熱蓄熱材料的一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。復(fù)合相變材料的支撐，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研制的支撐材料主要有膨脹石墨、陶瓷、膨潤(rùn)土、微膠囊等．膨脹石墨是由石墨微晶構(gòu)成的疏松多孔的蠕蟲(chóng)狀物質(zhì)，它除了保留了鱗片石墨良好的導(dǎo)熱性外，還具有良好的吸附性．陶瓷材料有耐高溫、抗氧化、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被大量地選做工業(yè)蓄熱體．主要的陶瓷材質(zhì)有石英砂、碳化硅、剛玉、莫來(lái)石質(zhì)、锫英石質(zhì)和堇青石質(zhì)等．膨潤(rùn)土有獨(dú)特的納米層問(wèn)結(jié)構(gòu)，采用“插層法”將有機(jī)相變材料嵌入其層狀空間，制備有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料，是開(kāi)發(fā)新型納米功能材料的有效途徑，微膠囊相變材料口陽(yáng)是用微膠囊技術(shù)制備出的復(fù)合相變材料。在微膠囊相變材料中發(fā)生相變的物質(zhì)被封閉在球形膠囊中，有效地解決了相變材料的泄漏、相分離及腐蝕等問(wèn)題，有利于改善相變材料的應(yīng)用性能，并可拓寬相變蓄熱技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

2、中溫相變蓄熱材料

太陽(yáng)能熱利用與建筑節(jié)能等領(lǐng)域?qū)ο嘧冃顭岵牧系男枨?，使低溫范圍蓄熱材料具有廣泛的應(yīng)用前景；高溫工業(yè)爐蓄熱室、工業(yè)加熱系統(tǒng)的余熱回收裝臵以及太空應(yīng)用，推動(dòng)了高溫相變蓄熱技術(shù)的迅速發(fā)展．因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)制冷、低溫和高溫相變蓄熱材料(PCM)做了相當(dāng)多的研究，但中溫PCM則較少使用．不過(guò)，近年來(lái)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展給中溫PCM的應(yīng)用創(chuàng)造了很大的空間。

3、高溫相變蓄熱材料

高溫相變材料的熱物性相變材料的熱物性主要包括：相變潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、膨脹系數(shù)、相變溫度等直接影響材料的蓄熱密度、吸放熱速率等重要性能，相變材料熱物性的測(cè)量對(duì)于相變材料的研究顯得尤為重要。

高溫相變材料通常具有一定的高溫腐蝕性，通常需要對(duì)其進(jìn)行封裝。微封裝的相變材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，促使人們對(duì)此進(jìn)行研究。Heine等人研究了4種金屬對(duì)熔點(diǎn)在235～857℃的6種熔融鹽的耐腐蝕性能。Lane對(duì)不同的材料在不同尺寸下封裝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)材料的兼容性進(jìn)行了研究．由于用途廣泛，很多個(gè)人和公司。如BASF已加入了相變材料微封裝的研究行列。微封裝相變材料在不同熱控制領(lǐng)域的潛在應(yīng)用將受到其成本的限制，但對(duì)于太空應(yīng)用，熱控制性能遠(yuǎn)重于其成本。一些研究人員認(rèn)為，相變材料微封裝技術(shù)將是太空技術(shù)的一個(gè)里程碑。