太陽能熱泵蓄熱技術(shù)的發(fā)展
(1)相變材料需進(jìn)一步探索
眾所周知,相變材料潛熱蓄熱具有蓄熱密度大、蓄熱、釋熱溫度穩(wěn)定等優(yōu)點。故在太陽能熱泵系統(tǒng)中應(yīng)用相變蓄熱材料的前景十分可觀。但是,目前應(yīng)用于太陽能蓄熱的相變材料溫度均在30℃左右,無法用來蓄冷,故熱泵系統(tǒng)存在部分時間設(shè)備閑置的缺陷。為克服此問題,應(yīng)繼續(xù)探索適合高溫相變蓄能材料,可供選擇的高溫相變蓄能材料有:鹽水化合物為主體的共晶鹽系列相變材料;氟利昂氣體水合物; 有機物質(zhì)高溫相變材料。通過分析篩選出符合太陽能蓄能熱泵系統(tǒng)所需要的混合有機高溫相變材料,系統(tǒng)可同時實現(xiàn)蓄冷和蓄熱功能。這樣不僅提高了系統(tǒng)設(shè)備利用率,而且降低蓄能溫度,有利于提高集熱器效率,降低蓄熱器向環(huán)境的散熱量。
在篩選中應(yīng)注意避免凝固時出現(xiàn)過冷和層化或者老化等問題,因此,找出符合太陽能蓄能熱泵系統(tǒng)應(yīng)用要求的混合有機高溫相變材料是關(guān)乎其應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)問題之一。
(2)直接蓄能
從太陽能蓄能熱泵的發(fā)展中,我們可以看出,相變蓄能換熱器一直是人們關(guān)注的熱點。通過不懈的研究探索,合理的篩選完全可以得到蓄能系統(tǒng)所需的相變材料,這為新型相變蓄能換熱器的設(shè)計提供了成功的前提。相變蓄熱器的設(shè)計仍然以水為主要的換熱介質(zhì),這是由于水的良好傳熱性能,和其既可以作為換熱介質(zhì)也可以作為輸送介質(zhì)的性質(zhì)決定的。但對于太陽能蓄能熱泵的空調(diào)工況而言,采用水作為蓄能介質(zhì),則增加了一個換熱環(huán)節(jié),降低了換熱效率。因此,采用制冷劑直接蓄能已經(jīng)走入人們的視野,學(xué)者們開始逐步研究探索其應(yīng)用。
但到目前為止,制冷劑直接蓄能仍然存在著很多困難,一是因為相變材料一般傳熱系數(shù)較小的不利影響,換熱器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計就顯得尤為重要。二是相變蓄能材料和制冷劑作為兩側(cè)的換熱介質(zhì)在換熱過程中都存在相變過程,均為移動邊界問題,換熱過程復(fù)雜。
(3)太陽能蓄能熱泵集成系統(tǒng)
太陽能能量供應(yīng)具有隨機性和間歇性,給太陽能熱泵應(yīng)用技術(shù)發(fā)展帶來一定的困難,為了解決這一難題就推動了新材料、技術(shù)及工藝的進(jìn)步。在“十一五”提出了構(gòu)建“資源節(jié)約型社會”和“環(huán)境友好型社會”目標(biāo)的情況下,目前,為了彌補太陽能熱泵供能的間歇性問題,采用簡單的輔助熱源并聯(lián)功能,已經(jīng)不能滿足技術(shù)發(fā)展的需要。通過系統(tǒng)集成,構(gòu)建使復(fù)合能源系統(tǒng)的組成高度簡化、造價便宜、用能合理的太陽能多熱源熱泵集成系統(tǒng)才是解決問題的途徑。
將太陽能利用技術(shù)、熱泵技術(shù)、蓄能技術(shù)等單一技能技術(shù)有機地結(jié)合在一起,構(gòu)成一種具有綜合節(jié)能效果和環(huán)保效益的新“高位能+再生能源—供熱(冷) —廢棄物—再生能”的閉環(huán)循環(huán)的供暖(冷)模式,并以此替代傳統(tǒng)的“高位能—供暖(冷)—廢棄物”單向性供暖(冷)模式。基于這種新的理念來提高集成創(chuàng)新能力,節(jié)能應(yīng)進(jìn)入過程系統(tǒng)節(jié)能的時代,應(yīng)把各種節(jié)能技術(shù)綜合起來,采用綜合的集成技術(shù),發(fā)展太陽能蓄能熱泵集成系統(tǒng),進(jìn)一步研究和探索太陽能、其他可再生能源、熱泵技術(shù)和蓄能環(huán)節(jié)的耦合問題,即如何根據(jù)實際功能需求來配置各種能源,如何開發(fā)新型設(shè)備,使多種能源和技術(shù)更好地結(jié)合和應(yīng)用,并解決聯(lián)合運行時的控制技術(shù)問題。
綜上所述,太陽能蓄能熱泵技術(shù)一直都是利用可再生能源的典范。利用太陽能技術(shù)、熱泵技術(shù)、蓄能技術(shù)的集成系統(tǒng)的發(fā)展,對降低采暖空調(diào)能耗、緩解能源緊張、減輕環(huán)境污染等問題都具有重大意義,可以產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
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