[01578356]相变储能技术研究及其在建筑节能与飞行器热安全领域的应用

任务来源:该项目在执行期内共得到了15项计划项目资助，其中国家级项目5项，省部级项目8项，国家重大专项2项，共计科研经费1740万元。应用领域和技术原理：相变储能是指利用物质在物态变化时吸收或放出大量潜热而进行能量存储的技术，具有储能密度高、储能过程近似等温、过程易于控制等优点。在民用领域，相变储能技术是解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，满足工程和产品的技术经济要求而又能提高能源利用率的有效手段；在军事领域，相变储能技术是实现恒温环境控制，保障特种设备、特种系统等热安全的重要手段。因此，相变储能技术近年来在建筑节能、工业余废热利用、电力调峰、太阳能利用、航空航天飞行器热防护、热控制与热管理，及军事红外伪装等军、民领域均有着日趋广泛的应用。性能指标：该项目针对建筑节能、热控制/热管理等领域军民共用技术的发展需求，围绕相变传热现象的机理与规律的探索，以及基于相变现象的有效利用与控制等应用技术开发问题，开展了新型复合相变材料的研制、复杂相变储能系统的设计、相变储能系统的性能评估研究，以及相变储能系统在电力调峰、建筑节能、矿井应急避难系统及飞行器热防护与热控制等领域的应用技术开发。形成了具有自主知识产权的系列研究成果，并在军、民两用领域得到了成功应用，取得了显著的社会、经济效益与重要的国防与军事应用价值。达到的性能指标如下：制备了一系列相变温度在16-68℃之间的脂肪酸二元低共熔混合物和三元低共熔混合物，发展了采用膨胀石墨、碳管增强低共熔混合物导热系数的技术。开发了具有良好导热性能和热稳定性的膨胀石墨/碳纳米管脂肪酸低共熔混合物复合相变材料。发展了包含液/固相变过程的储能单元、储能系统性能预测与评估技术，建立了具有完全自主知识产权的高效、高精度数值预测方法及软件平台，为储能系统的高效率、低成本、规模化开发奠定了重要技术基础。开发了电力调峰相变储能系统、太阳能相变储热系统、冷凝热相变回收系统、避难硐室相变降温系统等相变储能系统，为低品位能源和可再生能源利用及特殊环境温度控制提供了节能高效的相变储能技术。分别发展了飞行器热控制用相变热沉系统以及内置高温热管三维热分析技术及软件平台，建立了相变热控、热防护系统性能预测、评估的有效手段，为飞行器热控制系统及新型热防护设计提供了重要技术手段。通过项目研究，开发了可承压、即热式、无水箱太阳能相变储能热水器，为城市建筑太阳能热应用提供了产品保障；开发了蓄热球、蓄能罐、高效快速充热放热蓄热体等系列相变储能产品，形成了东城中央府小区等太阳能热利用工程。成果的创造性、先进性：适用于中低温潜热储能的脂肪酸低共熔混合物体系的制备技术。相变储能单元设计与优化技术。相变储能系统性能评估、设计与优化技术。电力调峰用相变储能技术。太阳能与余热利用相变储能技术及产品开发。新型相变墙体节能应用技术。矿井避难硐室应急温降应用技术。飞行器相变热沉系统性能预测技术。含相变过程飞行器防热系统防热性能预测技术。直接经济效益和社会意义：该项目相关研究成果不但为民用节能、储能及可再生能源领域的技术开发奠定了重要技术基础，成果直接推广和应用于潞安矿业集团屯留余吾煤矿避难硐室、东城中央府小区、某人防工程降温控制等领域，相关成果及技术转换成为相变商用热水器、相变蓄热水太阳能热水系统等产品并实现量产，取得了显著的社会、经济效益，此外为飞行器热安全预测、评估及防护技术开发提供了重要技术支撑，并成功应用于中国多个重要飞行器型号的研制，在军民共用技术领域具有广泛的推广应用价值，直接和间接经济效益达1.2亿元。发展的新型相变材料开发技术、相变储能系统的设计与评估技术以及相应的软件平台等研究成果，已广泛应用于建筑节能、电力调峰、太阳能热利用、矿井应急避难系统、人防工程热环境控制系统，以及航天飞行器热防护、热控制与热管理，在促进节能、环保、安全生产等重要领域的技术发展，以及推动国防科学技术进步等方面发挥了重要作用，获得了显著的社会效益，具有重要的国防与军事价值。