建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片設(shè)計

建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片設(shè)計近年來，環(huán)保和能源節(jié)約成為人們越來越關(guān)注和追求的主題之一。而太陽能作為一種零污染、易得、不受供應(yīng)限制、永不枯竭的能源，已經(jīng)成為未來可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。然而，太陽能在實際應(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，如何解決這些問題，提高太陽能的利用率和儲能效率，成為當前研究的重點之一。

建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片設(shè)計的研究，是一種利用太陽能進行光熱轉(zhuǎn)換，并將其轉(zhuǎn)化為化學能的技術(shù)路線。該技術(shù)通過利用相變材料的相變特性，將太陽能光熱轉(zhuǎn)化為潛熱能進行儲能，從而實現(xiàn)太陽能儲能的高密度和高效率。

一、技術(shù)原理

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

建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片設(shè)計的核心，就是利用相變材料的相變特性，將太陽能光熱轉(zhuǎn)化為潛熱能進行儲能。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，適合于儲能使用。

二、技術(shù)方案

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


圖1建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片

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

太陽能光熱相變儲能瓦片的設(shè)計中，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，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行粘接。

4.儲熱裝置的設(shè)計

太陽能光熱相變儲能瓦片需要配備儲熱裝置，用于儲存相變材料的潛熱。儲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

建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片的設(shè)計，具有以下優(yōu)勢：

1.高效儲能

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

2.節(jié)能環(huán)保

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

3.空間節(jié)省

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

四、技術(shù)應(yīng)用

建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片的應(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，實現(xiàn)熱和冷的儲存、轉(zhuǎn)移和供應(yīng)，提高建筑能源利用率和舒適度；可應(yīng)用于太陽能清潔能源集成裝置中，尋求太陽能光熱儲能技術(shù)的發(fā)展方向。此外，還可應(yīng)用于太陽能熱水器、太陽能爐等領(lǐng)域。

總之，建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片設(shè)計的研究，為太陽能儲能技術(shù)的創(chuàng)新提供了新思路和新方向，有望成為未來能源智能化、高效化的重要組成部分。太陽能光熱相變儲能瓦片作為一種新型清潔能源儲能技術(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能光熱相變儲能瓦片相關(guān)的數(shù)據(jù)，并從能源潛力、市場需求、技術(shù)成本等方面進行分析。

一、能源潛力

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

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

二、市場需求

國家能源政策的支持，加上投資熱潮，使得全球光熱相變儲能市場正在逐步筑牢其基礎(chǔ)。根據(jù)市場研究機構(gòu)的數(shù)據(jù)，光熱相變儲能市場在2026年預(yù)計將達到5750MW的規(guī)模。

此外，在大量國內(nèi)外炎熱地區(qū)，太陽能熱池和空調(diào)系統(tǒng)的需求正在增加，而這兩種系統(tǒng)都可以使用太陽能光熱相變儲能技術(shù)來實現(xiàn)更高效的能量轉(zhuǎn)換，這將為建筑用太陽能光熱相變儲能瓦片的市場需求提供更多的機會。

三、技術(shù)成本

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

此外，隨著技術(shù)的不斷推廣和進步，太陽能光熱相變儲能瓦片的技術(shù)和成本也有望得到改善和降低。隨著國家能源政策的支持和企業(yè)的投入，對其研究和開發(fā)的重視程度也將越來越高。

四、技術(shù)應(yīng)用

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

1.建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)

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

2.太陽能清潔能源集成裝置

太陽能光熱相變儲能瓦片可以作為太陽能清潔能源集成裝置的儲能組件之一。該裝置可以將可再生能源、儲能技術(shù)、能力輸出系統(tǒng)等組合在一起，實現(xiàn)清潔能源的高效利用，降低燃煤、燃氣等化石能源的使用，從而降低碳排放和環(huán)境污染。

3.太陽能熱水器和太陽能爐

太陽能光熱相變儲能瓦片可以作為太陽能熱水器、太陽能爐等領(lǐng)域中的儲能設(shè)備。太陽能熱水器可以與太陽能光熱相變儲能瓦片相結(jié)合，實現(xiàn)太陽能熱能的高效儲存，從而滿足家庭的熱水需求。太陽能爐則可以利用太陽能光熱相變儲能瓦片內(nèi)部的相變材料來進行儲熱，從而實現(xiàn)太陽能爐的高效轉(zhuǎn)化和利用。

五、技術(shù)挑戰(zhàn)

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

1.技術(shù)成本問題

太陽能光熱相變儲能瓦片技術(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，對政府支持和企業(yè)投入需求較高。

2.技術(shù)市場化問題

太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)市場化進程緩慢，其與其他清潔能源技術(shù)相比尚處于較低的市場占有率，需加大宣傳推廣力度，提高市場認可度。

3.技術(shù)升級更新問題

太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)需長期不斷更新，以滿足由于科技進步所帶來的技術(shù)更新和升級問題。

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

1.1湖南科技大學綜合樓項目

湖南科技大學綜合樓項目，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，其中使用了太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)。該項目在建筑物內(nèi)安裝了太陽能光熱相變儲能瓦片，以實現(xiàn)儲存冷和熱的功能。

太陽能光熱相變儲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，通過控制相變材料的狀態(tài)來實現(xiàn)熱能和冷能的儲存和釋放。在太陽能光熱相變儲能瓦片中，太陽能集熱板將太陽的熱能收集，瓷磚內(nèi)的相變材料吸收這些熱能并融化，儲存熱能。當需要用到熱能時，相變材料會釋放儲存的熱能，從而實現(xiàn)供暖、熱水儲存等功能。同樣，當需要用到冷能時，太陽能集熱板會收集太陽的熱能并將其儲存在相變材料中，以實現(xiàn)冷能的儲存和釋放。

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

1.2國家會議中心新館項目

中國國家會議中心的新館項目，占地面積達10萬平方米，是一座集會議、展覽、文化演出等多項功能于一體的綜合性大型建筑。在這個項目中，太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)的應(yīng)用僅限于太陽能集熱板，以實現(xiàn)熱水供應(yīng)和空調(diào)系統(tǒng)的加熱功能。

國家會議中心新館項目使用了1200平方米的太陽能集熱板和相變儲能系統(tǒng)，將太陽能熱量轉(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熱來進行加熱，因此節(jié)能效果顯著。

這個項目的使用效果也同樣受到認可。利用太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)，國家會議中心新館項目的能耗得到了有效控制。與其他復(fù)雜的工程方案相比，使用太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)能夠簡化實現(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費用。

1.3北京嘉里中心項目

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

北京嘉里中心項目的太陽能清潔能源集成裝置是基于太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)的，利用瓦片儲存太陽能，再通過熱力交換器將儲存的熱能轉(zhuǎn)移到空調(diào)系統(tǒng)中。整個系統(tǒng)的原理在中國可持續(xù)建筑大會上進行了介紹，展示了利用太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)來實現(xiàn)清潔能源集成的可行性。

2、技術(shù)總結(jié)

2.1太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)和應(yīng)用

太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)是一種新型的清潔能源儲存技術(shù)，其通過將相變材料置于瓷磚內(nèi)部，通過控制相變材料的狀態(tài)來實現(xiàn)熱能和冷能的儲存和釋放。太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)可以應(yīng)用于建筑物內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)、太陽能清潔能源集成裝置、太陽能熱水器、太陽能爐等領(lǐng)域，為太陽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太陽能光熱相變儲能瓦片的特點

太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)具有以下特點：

（1）儲存能力強：通過儲存和釋放熱和冷能，太陽能光熱相變儲能瓦片可以提供可靠的熱量儲存和釋放系統(tǒng)。

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

（3）可持續(xù)性強：太陽能光熱相變儲能瓦片技術(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?。禾柲芄鉄嵯嘧儍δ芡咂梢猿浞掷媒ㄖ?nèi)部的空間，在不占用額外空間的情況下，提供充分的儲存熱和冷能功能。

2.3技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用前景

太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。由于其高效的儲存能力、可持續(xù)性強、占用空間小等特點，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，太陽能光熱相變儲能瓦片技術(shù)的成本也將逐漸下降，使其更加具有市場