《表1 不同蓄冷材料的性能比较》

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《相变材料应用于空调蓄冷中的研究进展》


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显热蓄冷和潜热蓄冷的蓄冷介质主要有水、冰及相变材料3种。水蓄冷技术是利用水的显热变化进行蓄冷,因安装和运维简单被广泛应用在供冷系统中,其蓄冷温度一般在5~12℃之间[1],可使用常规单工况制冷机组进行制冷和蓄冷,机组在制冷和蓄冷工况下均能维持额定冷量并保证高效运行,但其存在蓄能密度低、蓄冷槽体积大及蓄冷槽内不同温度的冷水容易混合的缺点,即单一的水蓄冷方式在区域供冷系统中应用较少。冰蓄冷作为一种常用的蓄冷技术,是利用水的相变潜热进行蓄冷,与水蓄冷相比,具有蓄冷密度大、蓄冷槽体积小的优势。但需配置双工况机组,增加了系统的复杂性,且系统在蓄冷工况时,制冷机组蒸发温度需降至-6℃以下,与制冷工况相比,机组运行效率和制冷量大幅衰减。研究表明:提高机组蒸发温度或降低其冷凝温度,其运行COP增大,能耗降低,蒸发温度每降低1℃,COP下降3%~4%,制冷量下降5%~6%,耗电量增加4%左右[2]。相变材料作为一种新型的蓄冷介质,采用相变材料进行相变蓄冷的空调系统可解决水蓄冷技术体积大和冰蓄冷技术主机效率低的缺点。其具有如下优势:1)高蓄能密度,是传统显热蓄能材料的5~14倍,蓄冷槽体积相对更小,节省站房面积;2)可利用单工况机组实现制冷和蓄冷两种模式;3)蓄冷模式下,蒸发温度相对较高,机组运行高效节能;4)释冷时,温度恒定;5)设计简单,运维方便。水蓄冷、冰蓄冷和相变材料蓄冷的性能比较见表1。化学反应热蓄冷因涉及复杂的化学反应过程,且投资大,对反应设备安全性要求高,在空调蓄冷中应用较少。综上所述,潜热蓄冷相比其他2种蓄冷方式更具优势,而相变材料作为潜热蓄冷的核心,如何制备出性能优良的相变材料成为空调蓄冷领域研究的热点。