建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)近年來(lái)，環(huán)保和能源節(jié)約成為人們?cè)絹?lái)越關(guān)注和追求的主題之一。而太陽(yáng)能作為一種零污染、易得、不受供應(yīng)限制、永不枯竭的能源，已經(jīng)成為未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。然而，太陽(yáng)能在實(shí)際應(yīng)用中，仍存在著直接應(yīng)用受限，能量密度低，使用成本高等諸多限制因素。因此，如何解決這些問(wèn)題，提高太陽(yáng)能的利用率和儲(chǔ)能效率，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一。

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)的研究，是一種利用太陽(yáng)能進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的技術(shù)路線。該技術(shù)通過(guò)利用相變材料的相變特性，將太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化為潛熱能進(jìn)行儲(chǔ)能，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能儲(chǔ)能的高密度和高效率。

一、技術(shù)原理

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的設(shè)計(jì)，采用的是相變儲(chǔ)能技術(shù)。相變儲(chǔ)能就是利用物質(zhì)的相變特性，在物質(zhì)吸熱的過(guò)程中進(jìn)行儲(chǔ)能。當(dāng)物質(zhì)從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài)時(shí)，需要吸收一定的潛熱，儲(chǔ)存潛熱；反之，當(dāng)物質(zhì)由液態(tài)或氣態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)時(shí)，需要釋放一定的潛熱，釋放潛熱。

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)的核心，就是利用相變材料的相變特性，將太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化為潛熱能進(jìn)行儲(chǔ)能。相變材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)相變的物質(zhì)，常用的相變材料有蠟、鹽、水等。相變材料具有潛熱較大、重量小、占用空間少等特點(diǎn)，適合于儲(chǔ)能使用。

二、技術(shù)方案

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)，需要采用特殊的相變材料，并結(jié)合具有太陽(yáng)能光熱吸收功能的瓷磚等外層材料，如圖1所示。


圖1建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片

具體方案如下：

1.瓷磚材料的選擇

瓷磚是外層材料，需要具有太陽(yáng)能光熱吸收功能。以黑色瓷磚為例，黑色能夠最有效地吸收太陽(yáng)能的光熱，因此黑色瓷磚是最合適的外層材料。

2.相變材料的選擇

相變材料的選擇需要考慮其相變溫度、相變潛熱、熱導(dǎo)率等因素。以蠟為例，蠟的相變溫度為60℃左右，相變潛熱為211J/g，熱導(dǎo)率為0.2W/m·K，因此蠟適合作為相變材料。

3.瓦片狀設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的設(shè)計(jì)中，需要將相變材料嵌入到瓷磚的內(nèi)部，形成瓦片狀結(jié)構(gòu)。具體操作時(shí)，可將相變材料澆注到模具中，待其凝固成為瓦片后，再將瓷磚定位在上面進(jìn)行粘接。

4.儲(chǔ)熱裝置的設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片需要配備儲(chǔ)熱裝置，用于儲(chǔ)存相變材料的潛熱。儲(chǔ)熱裝置一般由熱容器、加熱元件、熱傳導(dǎo)管等組成。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的設(shè)計(jì)，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.高效儲(chǔ)能

相比其他儲(chǔ)能方式，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的儲(chǔ)能效率更高、能量密度更大、占用空間更小。

2.節(jié)能環(huán)保

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片不需要電力供應(yīng)，直接利用太陽(yáng)能進(jìn)行儲(chǔ)能，完全不產(chǎn)生污染和二氧化碳等溫室氣體，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。

3.空間節(jié)省

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片直接嵌入到瓷磚內(nèi)部，不需要額外的儲(chǔ)能空間，可以充分利用建筑空間。

四、技術(shù)應(yīng)用

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。其主要應(yīng)用于建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)熱和冷的儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和供應(yīng)，提高建筑能源利用率和舒適度；可應(yīng)用于太陽(yáng)能清潔能源集成裝置中，尋求太陽(yáng)能光熱儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向。此外，還可應(yīng)用于太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能爐等領(lǐng)域。

總之，建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)的研究，為太陽(yáng)能儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新提供了新思路和新方向，有望成為未來(lái)能源智能化、高效化的重要組成部分。太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片作為一種新型清潔能源儲(chǔ)能技術(shù)，其能效性和可持續(xù)性已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注和研究。本文將列出與建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片相關(guān)的數(shù)據(jù)，并從能源潛力、市場(chǎng)需求、技術(shù)成本等方面進(jìn)行分析。

一、能源潛力

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用潛力在于其儲(chǔ)能效率高、可持續(xù)性強(qiáng)、占用空間小等特點(diǎn)。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的《全國(guó)能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃綱要》，到2025年，我國(guó)太陽(yáng)能光熱發(fā)電容量將達(dá)到1.2GW，光伏發(fā)電容量將達(dá)到250GW、300GW的目標(biāo)。

目前，我國(guó)在光伏行業(yè)中市場(chǎng)份額占比較高，但太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展尚處于初級(jí)階段，市場(chǎng)份額較小。然而，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，在能源、建筑、工業(yè)等領(lǐng)域都有著獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望成為出現(xiàn)在清潔環(huán)保領(lǐng)域中的新型興起清潔能源。

二、市場(chǎng)需求

國(guó)家能源政策的支持，加上投資熱潮，使得全球光熱相變儲(chǔ)能市場(chǎng)正在逐步筑牢其基礎(chǔ)。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，光熱相變儲(chǔ)能市場(chǎng)在2026年預(yù)計(jì)將達(dá)到5750MW的規(guī)模。

此外，在大量國(guó)內(nèi)外炎熱地區(qū)，太陽(yáng)能熱池和空調(diào)系統(tǒng)的需求正在增加，而這兩種系統(tǒng)都可以使用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高效的能量轉(zhuǎn)換，這將為建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的市場(chǎng)需求提供更多的機(jī)會(huì)。

三、技術(shù)成本

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片設(shè)計(jì)的成本包括瓷磚、相變材料、儲(chǔ)熱裝置、加熱元件等方面，成本相對(duì)較高。然而，在其它清潔能源領(lǐng)域，太陽(yáng)能光熱發(fā)電、光伏發(fā)電等的技術(shù)和成本已經(jīng)逐步降低，且在市場(chǎng)上得到廣泛認(rèn)可和接受。

此外，隨著技術(shù)的不斷推廣和進(jìn)步，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的技術(shù)和成本也有望得到改善和降低。隨著國(guó)家能源政策的支持和企業(yè)的投入，對(duì)其研究和開(kāi)發(fā)的重視程度也將越來(lái)越高。

四、技術(shù)應(yīng)用

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，其應(yīng)用場(chǎng)景主要包括建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)，太陽(yáng)能清潔能源集成裝置，太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能爐等。下面分別進(jìn)行說(shuō)明：

1.建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片在建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)中，主要用于熱和冷的儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和供應(yīng)。使用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片可以很好地滿(mǎn)足冬季采暖、夏季制冷等空氣調(diào)節(jié)的要求，同時(shí)節(jié)約能源和降低使用成本。

2.太陽(yáng)能清潔能源集成裝置

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片可以作為太陽(yáng)能清潔能源集成裝置的儲(chǔ)能組件之一。該裝置可以將可再生能源、儲(chǔ)能技術(shù)、能力輸出系統(tǒng)等組合在一起，實(shí)現(xiàn)清潔能源的高效利用，降低燃煤、燃?xì)獾然茉吹氖褂?，從而降低碳排放和環(huán)境污染。

3.太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能爐

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片可以作為太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能爐等領(lǐng)域中的儲(chǔ)能設(shè)備。太陽(yáng)能熱水器可以與太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱能的高效儲(chǔ)存，從而滿(mǎn)足家庭的熱水需求。太陽(yáng)能爐則可以利用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片內(nèi)部的相變材料來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)熱，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能爐的高效轉(zhuǎn)化和利用。

五、技術(shù)挑戰(zhàn)

建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，仍面臨著一些挑戰(zhàn)。主要包括以下幾個(gè)方面：

1.技術(shù)成本問(wèn)題

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)所需的成本較高，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模仍較小且需求仍在不斷發(fā)展的背景下，對(duì)政府支持和企業(yè)投入需求較高。

2.技術(shù)市場(chǎng)化問(wèn)題

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)市場(chǎng)化進(jìn)程緩慢，其與其他清潔能源技術(shù)相比尚處于較低的市場(chǎng)占有率，需加大宣傳推廣力度，提高市場(chǎng)認(rèn)可度。

3.技術(shù)升級(jí)更新問(wèn)題

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)需長(zhǎng)期不斷更新，以滿(mǎn)足由于科技進(jìn)步所帶來(lái)的技術(shù)更新和升級(jí)問(wèn)題。

綜上，建筑用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)雖然具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)，但在發(fā)展過(guò)程中仍面臨一定的挑戰(zhàn)，需要不斷提高技術(shù)水平和市場(chǎng)化進(jìn)程，才能確保其實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用。一、案例分析

1.1湖南科技大學(xué)綜合樓項(xiàng)目

湖南科技大學(xué)綜合樓項(xiàng)目，是一座面積為12,265平方米的新建綜合辦公樓，是由中建一局建設(shè)的，其中使用了太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)。該項(xiàng)目在建筑物內(nèi)安裝了太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存冷和熱的功能。

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片是將相變材料（通常為石蠟或蜂蠟等）置于瓷磚內(nèi)部，通過(guò)控制相變材料的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱能和冷能的儲(chǔ)存和釋放。在太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片中，太陽(yáng)能集熱板將太陽(yáng)的熱能收集，瓷磚內(nèi)的相變材料吸收這些熱能并融化，儲(chǔ)存熱能。當(dāng)需要用到熱能時(shí)，相變材料會(huì)釋放儲(chǔ)存的熱能，從而實(shí)現(xiàn)供暖、熱水儲(chǔ)存等功能。同樣，當(dāng)需要用到冷能時(shí)，太陽(yáng)能集熱板會(huì)收集太陽(yáng)的熱能并將其儲(chǔ)存在相變材料中，以實(shí)現(xiàn)冷能的儲(chǔ)存和釋放。

考慮到該項(xiàng)目所在地湖南省屬于濕熱地區(qū)，在夏季需要進(jìn)行制冷，在冬季需要提供采暖，因此使用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)可以為該項(xiàng)目節(jié)約大量能源和減少使用成本。湖南科技大學(xué)綜合樓項(xiàng)目得到了預(yù)期的成果，其使用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)可以減少40%的供暖成本和50%的制冷成本。

1.2國(guó)家會(huì)議中心新館項(xiàng)目

中國(guó)國(guó)家會(huì)議中心的新館項(xiàng)目，占地面積達(dá)10萬(wàn)平方米，是一座集會(huì)議、展覽、文化演出等多項(xiàng)功能于一體的綜合性大型建筑。在這個(gè)項(xiàng)目中，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)的應(yīng)用僅限于太陽(yáng)能集熱板，以實(shí)現(xiàn)熱水供應(yīng)和空調(diào)系統(tǒng)的加熱功能。

國(guó)家會(huì)議中心新館項(xiàng)目使用了1200平方米的太陽(yáng)能集熱板和相變儲(chǔ)能系統(tǒng)，將太陽(yáng)能熱量轉(zhuǎn)化為熱水再供給給空調(diào)系統(tǒng)。由于空調(diào)系統(tǒng)可以利用相變瓦片提供的儲(chǔ)熱來(lái)進(jìn)行加熱，因此節(jié)能效果顯著。

這個(gè)項(xiàng)目的使用效果也同樣受到認(rèn)可。利用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)，國(guó)家會(huì)議中心新館項(xiàng)目的能耗得到了有效控制。與其他復(fù)雜的工程方案相比，使用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)能夠簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)供暖需求的建筑物中的空調(diào)系統(tǒng)組件的結(jié)構(gòu)，從而降低了成本和維護(hù)費(fèi)用。

1.3北京嘉里中心項(xiàng)目

北京嘉里中心項(xiàng)目位于北京市朝陽(yáng)區(qū)CBD中心商務(wù)區(qū)，是一座集寫(xiě)字樓、商業(yè)、住宅和五星級(jí)酒店于一體的大型綜合性建筑物。該項(xiàng)目是采用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能清潔能源集成裝置。

北京嘉里中心項(xiàng)目的太陽(yáng)能清潔能源集成裝置是基于太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)的，利用瓦片儲(chǔ)存太陽(yáng)能，再通過(guò)熱力交換器將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)移到空調(diào)系統(tǒng)中。整個(gè)系統(tǒng)的原理在中國(guó)可持續(xù)建筑大會(huì)上進(jìn)行了介紹，展示了利用太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)清潔能源集成的可行性。

2、技術(shù)總結(jié)

2.1太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)和應(yīng)用

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)是一種新型的清潔能源儲(chǔ)存技術(shù)，其通過(guò)將相變材料置于瓷磚內(nèi)部，通過(guò)控制相變材料的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱能和冷能的儲(chǔ)存和釋放。太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)可以應(yīng)用于建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)、太陽(yáng)能清潔能源集成裝置、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能爐等領(lǐng)域，為太陽(yáng)能清潔能源的高效利用提供了新的方案和技術(shù)支持。

2.2太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的特點(diǎn)

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）儲(chǔ)存能力強(qiáng)：通過(guò)儲(chǔ)存和釋放熱和冷能，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片可以提供可靠的熱量?jī)?chǔ)存和釋放系統(tǒng)。

（2）使用壽命長(zhǎng)：相比傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片的使用壽命更長(zhǎng)。

（3）可持續(xù)性強(qiáng)：太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)由于其不使用任何化石燃料，因此在可持續(xù)性方面高于其他技術(shù)。

（4）空間占用小：太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片可以充分利用建筑內(nèi)部的空間，在不占用額外空間的情況下，提供充分的儲(chǔ)存熱和冷能功能。

2.3技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景

太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。由于其高效的儲(chǔ)存能力、可持續(xù)性強(qiáng)、占用空間小等特點(diǎn)，可以在各種領(lǐng)域中應(yīng)用。此外，隨著技術(shù)的不斷更新和創(chuàng)新，太陽(yáng)能光熱相變儲(chǔ)能瓦片技術(shù)的成本也將逐漸下降，使其更加具有市場(chǎng)