Solar multi-mode heating system based on latent heat thermal energy storage and its application

为克服太阳能间断性和不稳定性的缺点进而实现太阳能集热与采暖的能量供需调节和全天候连续供热,提出了基于相变储热的太阳能多模式采暖方法（太阳能集热直接采暖、太阳能集热采暖+相变储热、太阳能相变储热采暖）,并在西藏林芝市某建筑搭建了太阳能与相变储热相结合的采暖系统,该系统可根据太阳能集热温度和外界供热需求实现太阳能多模式采暖的自动控制和自动运行。实验研究表明：在西藏地区采用真空管太阳能集热器可以和中低温相变储热器很好地结合,白天储热器在储热过程中平均储热功率为10.63 kW,储热量达到92.67 kW·h,相变平台明显;晚上储热器在放热过程中供热量达85.23 kW·h,放热功率和放热温度平稳,储放热效率达92%,其储热密度是传统水箱的3.6倍,可连续供热时间长达10 h,从而实现了基于相变储热的太阳能全天候连续供热,相关研究结果对我国西藏地区实施太阳能采暖具有一定的指导作用。     

含碳二元系相变储热材料储热性能分析选择北大核心CSCD

相变储热技术与聚光太阳能发电技术相结合可以提高太阳能的利用率,减缓化石燃料燃烧带来的环境压力。本文通过分析相变储热材料的选择标准,对筛选出具有研究价值的含碳二元系相变储热材料的性能特别是热物理性能进行分析。研究发现,硅、硼、铝、铬、铁单质材料与碳元素形成的二元化合物或固溶体具有较高的熔点,形成的含碳二元系相变储热材料在高温相变储热领域应用前景广阔。在含碳二元系相变储热材料中,Fe-C二元合金可满足高温相变储热系统1100~1500℃的相变储热要求,当合金为含碳4.3%的Fe-C共晶成分时,Fe-C二元合金的相变潜热理论值为611 kJ/kg,热导率约为(40±16)W/(m·K),相变温度为1148℃,具有相对其他合金成分更为优异的综合储热性能可用于聚光太阳能热发电系统储热。     

加热方向对方腔内相变石蜡储热性能影响研究

为探究方腔内相变石蜡的储热性能,基于等效热容法和Boussinesq假设,建立相变石蜡融化储热计算模型,并针对加热方向及约束形式等因素对相变石蜡的储热性能的影响进行研究,并开展相变石蜡融化试验,验证计算模型的正确性。结果表明：相变石蜡融化储热过程是由热传导和自然对流传热综合决定的,其中自然对流传热在相变石蜡融化储热过程中起着极为显著的促进作用;不同加热方向下,相变石蜡表现出截然不同的融化储热效率,其中顶、底、侧边单独加热下的自然对流传热效应依次使储热效率提升了0.01,27.9和13.1倍,即底部热源的储热效率最高;在四面加热下,固相因无约束而下沉至底部,并抑制底部热壁面的自然对流传热效应,此时顶、底、侧热壁面的储热贡献率分别为17.3%,37.3%和22.7%;当固相运动被预埋热电偶等因素限制时,将形成钟型融化前缘,该形态包含了各热壁面单独加热下的融化储热特征,此时顶、底、侧热壁面的储热贡献率分别为19.2%,29.8%和25.5%。     

中高温相变储热控制系统应用研究

介绍相变储热系统、相变储热装置及相变储热介质,通过对相变储热系统储热、放热工艺控制的研究,采用骄英能源专利产品高温相变储热装置搭建工艺系统试验台进行测试,分析不同工况下其提供稳定热源的控制策略以弥补太阳能光热不稳定的缺陷。最后结合储热示范项目进行详细数据分析, 探讨今后的优化方向。     

基于分时电价的热泵供热系统相变储热应用研究

中国提出“双碳”战略,推进可再生能源利用和供热电气化,降低电供热成本已成为迫切需求。本文提出了一种新型含相变储热的热泵供热系统。供热系统利用富余的可再生能源发电量或谷电储热,在可再生能源间歇期或峰电时段放热,实现热电解耦、削峰填谷,提高系统经济性。基于相变储热装置使用的灵活性,控制策略可根据可再生能源发电特性或分时电价时段动态调整。本研究测试以谷电为主要驱动能源的系统运行特性,分析不同储热时间和储热容量对系统经济性的影响,在青海高海拔地区进行供热实验。结果表明,含相变储热的热泵供热系统比热泵直接供热耗电量成本降低5.28%;储能容量为75 kWh时,通过调节控制策略改变储热时间可使系统能耗和运行成本分别降低5.69%、13.5%;增加储能容量至150 kWh可调节峰谷电用量,谷电占比最高可达84.52%,运行成本可再降低10.04%。含相变储热的热泵供热系统具有良好的经济效益,合理利用其热电解耦特性可助力可再生能源消纳和电网稳定运行。     

相变储热在太阳能采暖中的应用研究

选用热管式真空管集热器、采用水和相变材料,探索利用太阳能短期蓄热系统为寒冷地区绿色示范建筑供暖。储热系统由1 m3的水箱和1. 6 m3的相变储热箱串联组成,选用改性石蜡基复合相变材料进行储热,相变温度为49. 1~59. 0℃,相变焓为158. 5 J/g。采暖季对系统进行了长期测试,结果显示,当地最冷月(1月份)室内平均温度达到14℃,11月~2月平均室内温度达到16. 54℃,储热系统的储热效率达到51. 65%。表明带有短周期储热系统的可再生能源系统供暖效果良好、稳定。     

中温太阳能空气集热器应用研究

选用真空管空气集热器、采用相变储热、组成直接式中温热风系统,探索利用太阳能为工业用户提供中低温热空气,作为干燥、烘干、养护等热过程的热源。利用改性乙酰胺作为相变材料进行储热,相变温度为77.9~82.5℃、潜热为240 k J/kg。系统热风温度可达到220℃;实现了稳定的太阳能热风供热系统,可以为末端提供较为稳定的热源。     

基于圆柱形单元的储热装置放热实验研究

蓄热水箱作为太阳能供暖系统的重要核心设备,其性能直接影响着储能系统的整体运行效率。设计一种基于圆柱形相变单元的相变储热装置,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,通过单一控制变量法得到储热装置放热过程的温度变化曲线。研究表明：对于空间一定的储热装置,在等质量相变材料（PCM）时,相变单元的直径对装置放热速率的影响较大;相变单元之间的间距对装置放热速率的影响较小;当增大换热流体（HTF）的入口流量及降低HTF入口温度时,能大大减少储热装置的放热时间,提高储热装置的整体性能。     

太阳能平板集热/储热系统

介绍一种将相变储热材料和太阳平板空气集热器相结合的太阳能集热/储热系统(包括结构设计和试验测试),并对整个系统的储热效率和热损失进行了估算.结果显示,装置的储热效率可达23%,热效率达55%.而同样情况下的普通集热器的热效率仅为19%,远远小于前者.因此,该太阳能集热/储热系统可有效降低集热器的热损失,提高集热效率.     

相变储能型太阳能多功能系统性能研究

针对真空管式太阳能系统易受环境影响,功能单一的问题,建立一种相变储能型太阳能多功能系统模型,对相变储能集热器进行性能实测,采用TRNSYS软件对多功能系统模拟,分析相变材料和集热器流量对系统性能的影响。得出结论,储热水箱出口温度维持在100℃左右时,能满足供热、供热水需求及制冷系统稳定运行。流体流量2 g/s且填充相变材料进行保温时,集热器达到最佳热效率,系统运行性能最优。相变储能集热器温度缓慢降低,蓄热性能更好,使用时间更长,并且获得较高的集热效率,瞬时效率截距值为0.71。     

应用石蜡/GO复合相变材料的太阳能PV/T系统性能

为了提高太阳能PV/T系统能效,采用超声搅拌法制备了GO(氧化石墨烯)质量分数为0.01%、0.02%和0.03%的石蜡/GO复合相变材料,并对其潜热、导热性和流动性进行测试分析。其中,GO质量分数为0.02%的复合相变材料相比于制备的其他复合相变材料具有最佳的综合性能,其相变温度为35℃,相变潜热为42.93 J/g,热导率最高为0.505 W/(m·K),黏温拟合程度为0.91。为了分析石蜡/GO复合相变材料对太阳能PV/T系统热电性能的影响,搭建了两套完全相同的平板热管式太阳能PV/T系统,并将GO质量分数为0.02%的石蜡/GO复合相变材料和水作为两系统的传热介质运行。采用热效率和电效率对太阳能PV/T系统的热电性能进行表征。研究结果表明,在相同工况下,运行(石蜡质量分数为30%以及GO质量分数为0.02%)石蜡/GO复合相变材料的平板热管式太阳能PV/T系统的热电性能均比运行水的系统性能有所提升,其中系统热效率提高92.28%,电效率提高8.87%,换热水箱集热量提高15.80%。该研究为复合相变材料(流体)在太阳能储存领域的应用提供了借鉴。     

相变储热研究进展(2)组合相变材料储热与应用潜力

本文从两个方面总结了相变储热（ＬＴＥＳ）的研究现状：①ＬＴＥＳ在太空太阳能动力（ＤＢＰ）发电系统和建筑物围护结构中的应用;②组合相变材料储热系统的研究历程和最新进展。     

太阳能热发电储热材料研究进展

综述了太阳能热发电储热材料研究进展.分别介绍了浇注料、混凝土储热材料、液态显热储热、硝酸盐叠层相变储热、金属相变储热和氨热化学反应储热材料,分析了它们各自的优缺点,并展望了太阳能热发电储热材料的发展前景.     

原油贮存

为了保证油田均衡、安全生产,外输站或矿场油库必须有满足一定贮存周期的油罐。贮油罐的数量和总容量应根据油田产量工艺要求输送特点（铁道、水道、管道运输等不同方式）确定。油罐一般为钢质立式圆筒形,有固定顶和浮顶两种型式,单座油罐容量一般为5000m～20000m。减少热损失，易凝原油罐内设加热盘管，以保持罐内的原油温度，油罐上应设有消防和安全设施。     

槽式太阳能热发电双罐式熔融盐间接储热系统设计研究

在槽式太阳能热发电储热系统的作用及特点基础上,综述了几种主要储热形式,双罐式熔融盐间接储热系统在槽式太阳能热发电中应用最为广泛。通过对比各种储热介质的配比成分、物理特性和成本,确定了用于槽式太阳能热发电双罐式熔融盐间接储热系统的熔融盐介质,并给出了该熔融盐的物理性质及品质要求。提出储热系统设备选型原则及槽式太阳能双罐式熔融盐间接储热系统设备布置的推荐意见,并进一步提出储热系统的运行模式及运行要求。     

相变蓄热式太阳能秸秆沼气系统的热性能研究

在项目示范基地安徽和县的太阳能秸秆沼气系统热性能实验结果表明:为保证长江中下游农村冬季稳定的中温发酵状态,需要利用太阳集热器与光伏发电相结合的太阳能光热、光伏联合应用技术;在冬季日平均环境温度为4.7℃的条件下系统稳定运行时,石蜡大部分时间均处于相变状态,相变蓄热水箱内部水温维持近似恒定且不低于55℃,达到稳定蓄热效果,可满足产气罐在冬季的中温发酵热负荷需求;冬季太阳能秸秆沼气系统热利用效率为42.3%,且仍有进一步提高的空间。     

太阳能与谷电互补供热系统设计

利用太阳能辅以低谷电加热,采用两个储热罐进行交替轮流集热、供热。当正常集热或低温预热时,两个储热罐的水温低者优先集热循环运行;若两储热罐水温相同,则设定储热罐优先集热循环运行。当正常供热、夜间防冻循环和低温维持运行时,太阳能集热系统优先于低谷电循环运行给储热罐加热。当假日集热或低温保温供热时,同时给两储热罐集热循环运行。供热循环水泵和用热循环水泵的启动运行,以供热时优先,其停止运行以用热系统的回水温度大于或等于取暖温度的最大设定值者优先。以可编程控制器和组态软件技术,实现了系统集热、供热时段的定温、定时、定温差。此互补供热系统可以取代传统的高耗能锅炉,节能率达30%以上。     

潜热储热系统强化传热研究进展

近年来,潜热储热系统在太阳能和工业废能的利用中发挥着极其重要的作用,因此用于潜热储热的相变材料受到普遍关注.文章对国内外潜热储热系统众多强化传热技术进行了综述与讨论.     

严寒地区单体建筑太阳能-相变墙系统蓄热特性研究

利用太阳能对水加热并通入相变墙进行蓄热,对减少严寒地区单体建筑供热能耗有重要意义。以大庆市某单体建筑为例,结合该地区太阳能分布特点及建筑热负荷大小,对适用于该地区的太阳能-相变墙系统进行集热与储热能力计算,并采用CFD方法研究单一工况下该系统的热工变化规律及不同热水参数、换热管规格对相变墙蓄热特性的影响。结果表明：该相变墙热稳定性良好,但受自然对流影响,底部相变材料熔化较慢;管径DN25、入口流速0.3m/s、供水温度310.15K、回水温度309.15K、管间距107mm可使相变材料在4小时内完成蓄热,平均节能率为31.8%。研究结果可望为降低严寒地区建筑供热能耗提供新思路。     

肋片增强式梯级相变储热系统放热特性的三维数值

梯级相变储热技术已被证明是解决相变材料导热性能差的重要方法。已有的关于梯级相变储热系统的数值研究通常是基于一维或二维数学模型完成的,大部分的研究聚焦于系统的储热过程。本工作设计了一种肋片增强型三管式梯级相变储能系统,并建立了三维数值模型。然后研究了系统放热过程中各级PCM的性能变化规律,探究了传热流体进口温度和PCM初始温度对系统放热速率的影响规律。结果表明,在放热过程中,各级PCM相变不会同时发生,受到储热材料的相变温度和潜热的影响最大。传热流体进口流速的增大会提高相变材料的放热速率,但随着流速的进一步增加,放热速率的提高程度明显减弱。相变材料的初始温度对显热放热过程具有一定的影响,但对于潜热放热阶段影响较小。