相变与化学反应储能在建筑供暖空调领域的应用研究.docVIP

相变和化学反应储能在建筑供暖空调领域的应用研究 Appliedresearchofthermalstorageinphasechange andchemicalreactioninthebuildingHVACfield 提要 以1997年召开的第7届国际储能会议文献为基础，综述了近年来国际上有关应用研究成果和动态，指出了近期该领域中一些值得研究的问题。 关键词：蓄热相变化学反应应用研究 Abstract Basedontheliteratureofthe7thInternationalConferenceonThermalEnergyStorage,Reviewstheresearchprogressandtrendsoflatentheatstorageandchemicalreactioninheating,ventilationandairconditioning,andputsforwardsomeproblemsneededtobesolvedinthenearfuture. Keywords：thermalstorage，phasechange，chemicalreaction，appliedresearch1引言 近年来相变及化学反应储能研究的一个热点是其在建筑领域（包括建筑空调和供暖）的应用。这一方面是由于建筑行业在世界各国都是举足轻重的行业，其技术进步将产生明显的经济效益和社会效益，另一方面是由于人们对环保和节能的日益重视以及昼夜电价分计制产生的经济驱动。1997年日本召开的第7届国际储能会议论文集中的很大一部分文章集中在此领域，国际能源机构即InternationalEnergyAgency(IEA)下属项目组ECES(Energyconservationthroughenergystorage)讨论确定的1998年启动历时3年的Annex10（主题是quot;相变和化学反应储热quot;）也将相变和化学反应储热在建筑中的应用列为最主要的研究方向，其参加国家为加拿大、芬兰、德国、日本、波兰、瑞典、瑞士、英国和土耳其[2]。 相变和化学反应储热在建筑空调和供暖领域的应用研究主要分为3个方面：相变建筑围护结构、供暖储热系统和空调蓄冷系统，由于空调蓄冷系统方面的研究内容很多且自成体系，其研究情况已屡见报道，故在此只介绍相变和化学反应储热在前两方面的应用研究情况。就笔者所知，我国在此领域内的研究刚刚走步，且离实际应用还有相当距离。考虑到该领域的研究面较广，涉及建筑、暖通空调、材料和工程热物理等学科，需要引起我国上述领域研究者的足够关注，才能取得一些实质性成果，并使之真正具有工程应用价值。因此，本文将近年来发达国家在该领域的部分研究工作和研究动态作一简介，以期对我国该领域的研究有所帮助。 2研究综述 2．1化学反应储热在供暖和空调领域中的应用[3] 德国Fisher博士研究了利用沸石储热系统调节热网峰谷负荷的供暖系统。其原理见图1。该系统运行模式及其与建筑及供暖系统的连接方式见图2。 　图1沸石储热系统工作原理图 图2沸石储能系统运行模式及其与建筑及供暖系统的连接 这一系统已在实际建筑中应用，建筑供暖面积为1625m2，热负荷（环境温度-16℃时）为96kW，热源为热网供热系统，采用7000kg沸石，加热功率为130kW，充热温度为130～180℃，储热密度为180kWh/m3，系统COP约为1。 　2．2相变建筑围护结构对微生物热性能的影响 2．2．1蓄热建筑结构对热舒适和空调能耗的影响[4] 以往在湿热的环境中人们往往只重视强化通风而忽略围护结构贮能对室内环境的改善作用，所以在建筑物中较多使用轻质结构（lightweightstructure）。H#183;Hirayama等人利用模拟方法研究了建筑物围护结构热容对房间热性能的影响。 他们以木结构和混凝土结构分别作为轻质结构和重质结构的代表，模拟分析了空调和供暖系统不同运行模式下采用两种结构的建筑的热特性。空调和供暖系统的运行模式为：①空调或供暖系统江作，渗新风；②空调或供暖系统每天6：00～24：00间歇运行；③空调或供暖系统每天24h连续运行，以保证室内恒定的舒适温度。图3给出了能上能下3种情况下室温曲线。 　 　图33种情况下重质围护结构和轻质围护结构建筑内的室温曲线 注：室温为合成温度（resultanttemperature)或运行温度(operativetemperature) 研究结果表明，重质围护结构有以下优点：可降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖或空调不用或少用能；可以减小所需空气处理设备（加热及制冷）的容量，同时可使空调或系统利用夜间廉价电运行，降低空调或供暖系统的运行费用。空调供暖系统的运行策略对重质结构的使用效果有较大影响，此外房间