[发明专利]一种混凝土储热材料

说明书

技术领域

本发明涉及新材料及新能源应用的节能技术领域，尤其涉及一种混凝土储热材料。

背景技术

近年来，能源枯竭危机逐步显现，世界各国对可再生能源产业给予了前所未有的重视，纷纷出台相关政策，加大对太阳能、风能、潮汐能、地热等产业的支持力度。而太阳能由于其储量的“无限性”、存在的普遍性、利用的清洁性（减少温室气体排放）等巨大的优势使其产业增长率达到70%以上，在世界各种能源增长速率中名列第一。我国太阳能资源丰富，市场潜力巨大，三分之二以上国土面积处于太阳能资源丰富区，有较好的资源条件和发展基础，随着我国《可再生能源法》等法规颁布实施及一系列推进开再生能源政策的出台，太阳能产业规模的迅速扩大，生产设备销售量也大幅增长，已经成为世界太阳能产业和市场发展最快的国家之一，是世界上最大的太阳能生产和消费国。因此，发展太阳能产业具有一定的客观基础和现实意义。

太阳能目前利用的主要途径有光电转换、光热转换、光化学转换等，光电转换主要用于太阳能电池及太阳能发电，光化学转换是对植物光合作用的进一步利用，而目前最能推广，也最能产生巨大的效益的就是光热转换。光热转换涉及的实际生活的范围较广，如热水器、干燥器，采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具等等。涉及的领域又可分为低温（40～80℃）、中温（80～250℃）和高温（>250℃）三类，涵盖国民经济多个行业，若是能够将其大规模应用，则会给整个社会经济、资源、环境等带来巨大的效益。就我国太阳能利用领域而言，太阳能低温及高温利用技术相对成熟，中温利用相对研究较少。因此，要实现跨越式发展，最大限度地实现太阳能利用，节约资源，就必须克服太阳能低温和高温利用的两个极点，大力推进太阳能中低温领域利用。

太阳能热利用涉及四个基本技术问题，即太阳能的采集、转换、贮存、输运，其中太阳能采集、转换及输运技术都已取得巨大进展，当前的难点在于如何以较低的成本解决太阳能贮存——储热技术。虽然太阳能从太阳喷发到达地球的能量是连续且基本稳定的，但是由于阴晴雨雪等天气变化和昼夜更替的自然规律，使得地球接受到的太阳能具有时效性和不稳定性，其能量只能在白天没有云的遮盖下才能最大化的收集，又由于日照时间和照射角度的影响，一年之中夏季的热量最高，这样就有了随着一天中白天黑夜、一年中春夏秋冬太阳能的峰谷变化。在没有阳光的情况下，如若仍旧需要维持整个系统的正常运转，就必须把太阳输送到地球的一部分能源储存起来，在无太阳光照时再输送出来，因此，太阳能应用中储热技术是太阳能光热应用的核心。不能实现储热就不能解决太阳能光热资源的削峰填谷及系统的稳定运行，这制约了现阶段我国太阳能光热产业的发展，对全面推进太阳能应用形成了一定的障碍，而储热技术所面临的重大阻碍则是没有廉价高效的储热材料。

1、储热材料的性能要求

储热材料在太阳能利用中起着“削峰填谷”的作用。选用何种储热材料来解决太阳能的时效性是世界上许多国家致力研究的难点，根据太阳能的特点及储热要求，储热材料的选择必须满足：

⑴储热密度大。对于显热储热材料来说，储热密度大就是其热容大；对于潜热材料储热密度大则是其相变潜热大；对于化学反应储热材料要求反应的热效应大。

⑵稳定性好。对于单一组分的材料，稳定性好就是其不易挥发和发生分解；而对于多组分的材料来说，则是要求各组分间要结合牢固，不能发生离析的现象。

⑶不同状态间转化时，材料体积变化要小。

⑷导热系数大，能量可以及时的储存或取出。

⑸无毒、无腐蚀、不易燃易爆，且价格低廉。

⑹合适的使用温度。

2、储热材料的分类

根据储热过程不同将储热材料分为显热储热材料，潜热储热材料（相变储热材料）、化学反应储热材料三大类。

⑴   显热储热材料

显热储热材料主要是利用物质的热容量，通过升高或降低物质的温度进行能量的储存和释放。目前使用最广泛的几种太阳能显热储热材料及设备有：温度分层型储热水槽、地下蓄水层、土壤、砖石、混凝土以及将其他一些物质混合后再经过高温烧结制成的显热储热材料等。

⑵相变储热材料

相变材料分为固-液相变、液-气相变、固-气相变和固-固相变材料四大类，在液-气和固-气相变中都有大量的气体产生，因此要求容器要有良好的密封性，对工作环境的要求比较苛刻，不便于操作，所以，生产实际一般都不采用这种方法。固-液和固-固是目前相变材料研究最多、最广、最成熟的两大类储热材料。