物质的相变过程一般是一个等温过程,相变过程中伴随有大量的能量吸收或释放,这部分能量称为相变潜热。利用某些物质在相变过程中的吸热和放热现象可进行热能储存和温度调控,具有热能储存调控功能的这类物质称为相变材料(PCMs)或潜热储能材料(LTES)。利用相变材料储能是提高能源利用效率和保护环境的重要手段之一,可以解决热能供给与需求失配的矛盾,在能源、航天、军事、农业、建筑、化工等领域展现出十分广阔和重要的应用前景。常低温相变材料是近年来国内外在能源利用和材料科

学方面开发研究十分活跃的领域,得到了人们广泛的重视。

　　1.在太阳能供暖系统上的应用

　　相变储热材料用于储热具有环保、高效、节能、安全等多项优势,非常适合于太阳能供暖系统储热,以替代传统的取暖设备。组合式相变储热单元换热器为方形结构,主要由钢板、折流板、高密度聚乙烯管组成。相变储热材料用石蜡封装在管内,每根管内都留有5%～10%的空余空间,用来避免储热材料受热膨胀将管胀裂,这种供暖系统在实际中已有应用。

　　2.在工业加热过程的应用

　　在工业加热设备的余热利用系统中,传统的储热器通常是采用耐火材料作为吸收余热的储热材料,由于热量的吸收仅仅是依靠耐火材料的显热容变化,这种储热室具有体积大、造价高、热惯性大、输出功率逐渐下降等缺点,在工业加热领域难以普遍应用。相变储热系统是一种可以替代传统储热器的新型余热利用系统,它主要利用物质在固/液两态变化过程中潜热的吸收和释放来实现热能的贮存和输出,潜热与显热容相比较不仅包含有更大的能量,而且潜热的释放是在恒定温度下进行。与常规的储热室相比,相变储热系统体积可以减少30%～50%;因此,利用相变储热系统替代传统的储热器,不仅可以克服原有蓄热器的缺点,使加热系统在采用节能设备后仍能稳定地运行,而且有利于余热利用技术在工业加热过程的广泛应用。

　　3.在纺织行业中的应用

　　在服装中加入相变材料可以增强服装的保暖功能,甚至使其具有智能化的内部温度调节功能。根据使用要求可以生产具有不同的相变温度的产品,如用于严寒气候的41级纤维的相变温度在18.3～29.4℃,用于运动服装的43级纤维的相变温度在32.2～43.3℃。相变储能纤维的智能调温机理是:当人体处于剧烈活动阶段会产生较多的热量,利用相变材料将这些热量储藏起来,当人体处于静止时期,相变材料储藏的热量又会缓慢地释放出来,用于维持服装内的温度恒定。

　　4.在建筑领域的应用

　　建筑围护结构的相变墙体,是由适宜的相变材料与建材基体复合而成。这种墙体可充分利用夜间低价电蓄热,供次日白天作辅助热源,降低采暖系统的投资与能耗,改善室内环境。相变墙体的研制,选择合适的相变材料至关重要。因此,人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大相变潜热的相变材料,而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素。近年来,国际上出现了一类新型相变材料即定形相变储热材料。这类材料的出现,使建筑行业中利用墙体储热成为可能。这类相变材料在相变前后均能维持原来的形状(固态),它对容器要求很低,大大降低了相变储热系统的成本;而且某些性能优异的定形相变材料可以与传热介质直接接触,使换热效率得到很大提高。