[發(fā)明專利]一種混凝土儲(chǔ)熱材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310023003.2
• 申請(qǐng)日: 2013-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN103043973A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田斌守;邵繼新;楊樹新;馮啟彪;王本明;梁斌;武保宏;白鳳武;王艷;菅泳仿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 甘肅省建材科研設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新材料及新能源應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土儲(chǔ)熱材料。

背景技術(shù)

近年來(lái)，能源枯竭危機(jī)逐步顯現(xiàn)，世界各國(guó)對(duì)可再生能源產(chǎn)業(yè)給予了前所未有的重視，紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，加大對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)岬犬a(chǎn)業(yè)的支持力度。而太陽(yáng)能由于其儲(chǔ)量的“無(wú)限性”、存在的普遍性、利用的清潔性（減少溫室氣體排放）等巨大的優(yōu)勢(shì)使其產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率達(dá)到70%以上，在世界各種能源增長(zhǎng)速率中名列第一。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，市場(chǎng)潛力巨大，三分之二以上國(guó)土面積處于太陽(yáng)能資源豐富區(qū)，有較好的資源條件和發(fā)展基礎(chǔ)，隨著我國(guó)《可再生能源法》等法規(guī)頒布實(shí)施及一系列推進(jìn)開再生能源政策的出臺(tái)，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備銷售量也大幅增長(zhǎng)，已經(jīng)成為世界太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展最快的國(guó)家之一，是世界上最大的太陽(yáng)能生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。因此，發(fā)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)具有一定的客觀基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)意義。

太陽(yáng)能目前利用的主要途徑有光電轉(zhuǎn)換、光熱轉(zhuǎn)換、光化學(xué)轉(zhuǎn)換等，光電轉(zhuǎn)換主要用于太陽(yáng)能電池及太陽(yáng)能發(fā)電，光化學(xué)轉(zhuǎn)換是對(duì)植物光合作用的進(jìn)一步利用，而目前最能推廣，也最能產(chǎn)生巨大的效益的就是光熱轉(zhuǎn)換。光熱轉(zhuǎn)換涉及的實(shí)際生活的范圍較廣，如熱水器、干燥器，采暖和制冷，溫室與太陽(yáng)房，太陽(yáng)灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽(yáng)能醫(yī)療器具等等。涉及的領(lǐng)域又可分為低溫（40～80℃）、中溫（80～250℃）和高溫（>250℃）三類，涵蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)多個(gè)行業(yè)，若是能夠?qū)⑵浯笠?guī)模應(yīng)用，則會(huì)給整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等帶來(lái)巨大的效益。就我國(guó)太陽(yáng)能利用領(lǐng)域而言，太陽(yáng)能低溫及高溫利用技術(shù)相對(duì)成熟，中溫利用相對(duì)研究較少。因此，要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，最大限度地實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能利用，節(jié)約資源，就必須克服太陽(yáng)能低溫和高溫利用的兩個(gè)極點(diǎn)，大力推進(jìn)太陽(yáng)能中低溫領(lǐng)域利用。

太陽(yáng)能熱利用涉及四個(gè)基本技術(shù)問(wèn)題，即太陽(yáng)能的采集、轉(zhuǎn)換、貯存、輸運(yùn)，其中太陽(yáng)能采集、轉(zhuǎn)換及輸運(yùn)技術(shù)都已取得巨大進(jìn)展，當(dāng)前的難點(diǎn)在于如何以較低的成本解決太陽(yáng)能貯存——儲(chǔ)熱技術(shù)。雖然太陽(yáng)能從太陽(yáng)噴發(fā)到達(dá)地球的能量是連續(xù)且基本穩(wěn)定的，但是由于陰晴雨雪等天氣變化和晝夜更替的自然規(guī)律，使得地球接受到的太陽(yáng)能具有時(shí)效性和不穩(wěn)定性，其能量只能在白天沒(méi)有云的遮蓋下才能最大化的收集，又由于日照時(shí)間和照射角度的影響，一年之中夏季的熱量最高，這樣就有了隨著一天中白天黑夜、一年中春夏秋冬太陽(yáng)能的峰谷變化。在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下，如若仍舊需要維持整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須把太陽(yáng)輸送到地球的一部分能源儲(chǔ)存起來(lái)，在無(wú)太陽(yáng)光照時(shí)再輸送出來(lái)，因此，太陽(yáng)能應(yīng)用中儲(chǔ)熱技術(shù)是太陽(yáng)能光熱應(yīng)用的核心。不能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱就不能解決太陽(yáng)能光熱資源的削峰填谷及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這制約了現(xiàn)階段我國(guó)太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)全面推進(jìn)太陽(yáng)能應(yīng)用形成了一定的障礙，而儲(chǔ)熱技術(shù)所面臨的重大阻礙則是沒(méi)有廉價(jià)高效的儲(chǔ)熱材料。

1、儲(chǔ)熱材料的性能要求

儲(chǔ)熱材料在太陽(yáng)能利用中起著“削峰填谷”的作用。選用何種儲(chǔ)熱材料來(lái)解決太陽(yáng)能的時(shí)效性是世界上許多國(guó)家致力研究的難點(diǎn)，根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)及儲(chǔ)熱要求，儲(chǔ)熱材料的選擇必須滿足：

⑴儲(chǔ)熱密度大。對(duì)于顯熱儲(chǔ)熱材料來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)熱密度大就是其熱容大；對(duì)于潛熱材料儲(chǔ)熱密度大則是其相變潛熱大；對(duì)于化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱材料要求反應(yīng)的熱效應(yīng)大。

⑵穩(wěn)定性好。對(duì)于單一組分的材料，穩(wěn)定性好就是其不易揮發(fā)和發(fā)生分解；而對(duì)于多組分的材料來(lái)說(shuō)，則是要求各組分間要結(jié)合牢固，不能發(fā)生離析的現(xiàn)象。

⑶不同狀態(tài)間轉(zhuǎn)化時(shí)，材料體積變化要小。

⑷導(dǎo)熱系數(shù)大，能量可以及時(shí)的儲(chǔ)存或取出。

⑸無(wú)毒、無(wú)腐蝕、不易燃易爆，且價(jià)格低廉。

⑹合適的使用溫度。

2、儲(chǔ)熱材料的分類

根據(jù)儲(chǔ)熱過(guò)程不同將儲(chǔ)熱材料分為顯熱儲(chǔ)熱材料，潛熱儲(chǔ)熱材料（相變儲(chǔ)熱材料）、化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱材料三大類。

⑴???顯熱儲(chǔ)熱材料

顯熱儲(chǔ)熱材料主要是利用物質(zhì)的熱容量，通過(guò)升高或降低物質(zhì)的溫度進(jìn)行能量的儲(chǔ)存和釋放。目前使用最廣泛的幾種太陽(yáng)能顯熱儲(chǔ)熱材料及設(shè)備有：溫度分層型儲(chǔ)熱水槽、地下蓄水層、土壤、磚石、混凝土以及將其他一些物質(zhì)混合后再經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)制成的顯熱儲(chǔ)熱材料等。

⑵相變儲(chǔ)熱材料

相變材料分為固-液相變、液-氣相變、固-氣相變和固-固相變材料四大類，在液-氣和固-氣相變中都有大量的氣體產(chǎn)生，因此要求容器要有良好的密封性，對(duì)工作環(huán)境的要求比較苛刻，不便于操作，所以，生產(chǎn)實(shí)際一般都不采用這種方法。固-液和固-固是目前相變材料研究最多、最廣、最成熟的兩大類儲(chǔ)熱材料。