热泵热水器用相变蓄热材料的性能研究

第32卷第5期

2011年5月

太阳能学报

ACTAENERGIAESOLARISSINICA

Vol 32,No 5

May,2011

文章编号:0254-0096(2011)05-0674-06

热泵热水器用相变蓄热材料的性能研究

巫江虹,杨兆光,吴青昊,施铭耀,高学农,张正国

(1 华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510641;2 华南理工大学化学与化工学院,广州510641)

摘要:为选择最合适的蓄热材料用于蓄热型热泵热水器,对三水醋酸钠(CH3COONa 3H2O)和石蜡的蓄热性能进行比较。研究采用添加增稠剂和成核剂,防止三水醋酸钠(CH3COONa 3H2O)的过冷与相分离;在石蜡内添加膨胀石墨,复合相变材料的储(放)热时间比石蜡的大幅度减少。在复叠式热泵热水器中,以75%石蜡+25%膨胀石墨作为蓄热材料,其储热时间为152min,放热时间为20min。关键词:三水醋酸钠;石蜡;蓄热材料;热泵热水器中图分类号:TK512 文献标识码:A

0 引言

空气源热泵热水器是利用类似热泵型房间空调

器的制热运行方式在系统的冷凝侧将温度较低的水加热的产品。由于其制热效率通常是电热水器的2~3倍,具有很大的节能潜力,故越来越受到人们的青睐。但是,由于热泵系统对热负荷变化的响应时间较长,导致从机组起动到开始获得温度符合要求的热水的时间较长,当储水箱中原有热水用完后,需要经过长时间的等待才能获得热水。而在热泵热水器的储水箱中加入蓄热材料,可以利用蓄热材料直接加热热水,大大缩短了二次出水的时间。同时,利用高效的相变材料代替储水箱进行蓄热,可以减小储水箱体积,还能利用峰谷电,电峰时停机放热、电谷时开机蓄热,充分发挥相变蓄热技术和热泵供热技术各自的优势,具有良好的运行性能和经济效益

[4,5]

[3]

[1,2]

善其性能

[6~13]

。

CH3COONa 3H2O和石蜡分别作为无机类和有机类相变蓄热材料的代表,以其合适的熔点、无毒、价格低、来源易等特点,已越来越多地应用于热泵热水器储能系统中。本文对CH3COONa 3H2O和石蜡两种常见相变材料的蓄、放热性能进行实验研究并比较了不同添加物对它们性能的影响。

1 石蜡和CH3COONa 3H2O性能试验

1 1 试剂与仪器

本试验所用的试剂(分析纯):石蜡(熔点约为58 C)、三水醋酸钠(CH3COONa 3H2O)、硼砂(Na2B4O7 10H2O)、十水碳酸钠(Na2CO3 10H2O)、羧甲基纤维素、明胶。

仪器:天平、DZKW-D-1恒温水浴(精度 0 1 )、真空保温瓶、J型热电偶(测量精度 0 1 C)、安捷伦34970A多功能数据采集仪、试管。1 2 试验方法

将样品置于研钵中磨成粉末,称取一定重量置于试管中,插入热电偶,放在温度为70 恒温水浴中加热熔化,直至试管内温度不再上升。

从恒温水浴中取出已熔化的试剂,迅速放入中空保温瓶内,瓶内装有600mL、28 的冷水,监测水

。

目前的相变蓄热材料根据其相变过程的形态,

可分为固-液、固-固、固-气、液-气4种相变形态。液-固相变体系应用最广。液-固相变材料又可分为无机相变材料和有机相变材料。有机相变材料相变时体积变化较大,相变潜热低,有良好的循环稳定性,但其导热性能差;而无机相变材料相变潜热高,导热性能好,但在相变过程中易发生过冷和相分离现象,需加入防相分离剂和防过冷剂(成核剂)以改

收稿日期:2009-07-09

基金项目:广东省教育厅产学研项目(2009B090300380);广州市科技计划(2007Z2-D0231);2007年国家大学生创新性实验计划(Y9080010;

Y1081290)

通讯作者:巫江虹(1967 ),女,博士、副教授,主要从事以制冷技术为核心的环境保护、过强强化及清洁/可再生能源利用方面的研

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