本書系統(tǒng)地闡述了蓄能空調(diào)系統(tǒng)的工作原理,詳細(xì)地介紹了相變蓄能材料的種類及性能、相變蓄能材料的合成及蓄能特性、蓄能空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及測(cè)試、蓄熱系統(tǒng)與設(shè)備。此次修訂新增了相變蓄能材料的合成及特性、蓄冷球堆積床蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)、太陽能光伏光熱蓄熱系統(tǒng)、熱管蓄熱系統(tǒng)等內(nèi)容。本書取材新穎,內(nèi)容豐富,層次清晰,便于讀者學(xué)習(xí)與掌握。
1)本書系統(tǒng)地闡述了蓄能空調(diào)系統(tǒng)的工作原理,詳細(xì)地介紹了相變蓄能材料的種類及性能、相變蓄能材料的合成及蓄能特性、蓄能空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及測(cè)試、蓄熱系統(tǒng)與設(shè)備。
2)第2版新增了相變蓄能材料的合成及特性、蓄冷球堆積床蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)、太陽能光伏光熱蓄熱系統(tǒng)、熱管蓄熱系統(tǒng)等內(nèi)容。
3)本書取材新穎,內(nèi)容豐富,層次清晰,便于讀者學(xué)習(xí)與掌握。本書可供制冷空調(diào)、能源動(dòng)力、電力工程、建筑等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員使用,也可供相關(guān)專業(yè)的在校師生及研究人員參考。
隨著風(fēng)能、太陽能等可再生能源和智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,蓄能技術(shù)已成為人們關(guān)注的一個(gè)熱門領(lǐng)域!笆濉逼陂g,我國將推動(dòng)能源發(fā)展與變革,以可再生能源逐步替代化石能源,建立可持續(xù)發(fā)展的清潔能源系統(tǒng),在此過程中,離不開起關(guān)鍵作用的蓄能技術(shù)。
在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中,在不同的時(shí)間能量的供應(yīng)和需求常常出現(xiàn)不平衡,為了高效地利用能量,需要設(shè)置蓄能系統(tǒng)或裝置。從能源供應(yīng)方面來看,在均衡負(fù)荷、補(bǔ)償負(fù)荷變動(dòng)及穩(wěn)定能源系統(tǒng)方面,需要使用蓄能裝置。從用能方面或需求方面來看,為了有效地利用能源,特別是特定時(shí)間內(nèi)的廉價(jià)能源,也需要使用蓄能裝置。蓄能是通過物理或化學(xué)的方法將電、熱等形式的能量?jī)?chǔ)存起來,在需要用能時(shí)再將其釋放出來。根據(jù)蓄能方式和工作原理的不同,可分為機(jī)械能蓄存、電磁能蓄存、化學(xué)能蓄存和熱能蓄存。其中熱能蓄存涉及面較廣,如太陽能熱利用、余熱回收利用、建筑蓄能(包括墻體、地板、吊頂?shù)龋、制冷空調(diào)系統(tǒng)(蓄冷、蓄熱)等。
2006年我們編寫出版了《蓄能空調(diào)技術(shù)》,該書深受讀者歡迎。但近年來,隨著蓄能技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,涌現(xiàn)出一些新的蓄能技術(shù)和研究成果,為了讓工程技術(shù)人員和相關(guān)專業(yè)的大專院校學(xué)生及時(shí)了解和掌握一些新的蓄能技術(shù),特對(duì)《蓄能空調(diào)技術(shù)》進(jìn)行修訂,出版第2版。根據(jù)讀者反饋和需求,第2版新增了相變蓄能材料的合成及蓄能特性、蓄冷球堆積床蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)、太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)、太陽能光伏光熱蓄熱系統(tǒng)、熱管蓄熱系統(tǒng)等內(nèi)容,同時(shí)刪去了我國能源發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)輔助設(shè)備確定、地源熱泵空調(diào)等內(nèi)容。
參加修訂的人員有方貴銀、李輝、張誦華、李平、許春寧、羅四銀、李曉晶,研究生張曼、吳雙茂、劉旭、陳智、單鋒、曹磊、唐方、唐耀杰、蘇棣、劉凌、黃香、林雅雪、賈雨婷等也參與了修訂工作。在修訂過程中,參閱和引用了一些文獻(xiàn)資料,在此一并向相關(guān)作者表示感謝。
限于編著者的水平,書中難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
編著者
前 言
第一章 蓄能技術(shù)概述1
第一節(jié) 蓄能技術(shù)的類型1
一、機(jī)械能蓄存1
二、電磁能蓄存2
三、化學(xué)能蓄存3
四、熱能蓄存3
第二節(jié) 相變蓄能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)6
一、相變蓄能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀6
二、相變蓄能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)11
第二章 相變蓄能材料的種類及性能16
第一節(jié) 相變蓄能材料的選擇要求16
一、熱力學(xué)方面的要求16
二、相變動(dòng)力學(xué)方面的要求17
三、化學(xué)性質(zhì)方面的要求17
四、經(jīng)濟(jì)性方面的要求17
第二節(jié) 相變蓄能材料的相平衡17
一、相律17
二、相圖中的有關(guān)理論19
三、相平衡特性19
四、水合鹽相圖分析21
第三節(jié) 相變蓄能材料的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)特性25
一、結(jié)晶機(jī)理25
二、晶核的形成和成長(zhǎng)過程26
三、影響晶核的形成率和成長(zhǎng)率的因素28
第四節(jié) 相變蓄能材料的性能測(cè)試29
一、相變溫度、比熱容、相變潛熱測(cè)試29
二、熱導(dǎo)率和膨脹系數(shù)測(cè)試35
第五節(jié) 相變蓄能材料的種類及性能36
一、顯熱蓄能材料的種類及性能37
二、潛熱蓄能材料的種類及性能39
三、化學(xué)反應(yīng)熱蓄能材料的種類及性能55
第三章 相變蓄能材料的合成及蓄能特性58
第一節(jié) 相變蓄能材料的合成方法58
一、基體與相變蓄能材料共混法58
二、微膠囊封裝法59
三、化學(xué)合成法60
第二節(jié) 復(fù)合相變蓄能材料的合成及蓄能特性60
一、十八烷/分子篩復(fù)合相變蓄能材料60
二、月桂酸/活性炭復(fù)合相變蓄能材料63
三、月桂酸-硬脂酸/纖維素復(fù)合相變蓄能材料66
四、硬脂酸/二氧化鈦復(fù)合相變蓄能材料70
五、癸酸-棕櫚酸/硅藻土復(fù)合相變蓄能材料74
六、肉豆蔻酸-硬脂酸/碳納米管復(fù)合相變蓄能材料78
七、肉豆蔻酸/高密度聚乙烯/納米石墨粉/納米氧化鋁復(fù)合相變蓄能材料82
八、軟脂酸/高密度聚乙烯/石墨烯復(fù)合相變蓄能材料88
九、十八醇/高密度聚乙烯/膨脹石墨復(fù)合相變蓄能材料94
第三節(jié) 微膠囊相變蓄能材料的合成及蓄能特性100
一、復(fù)凝聚法制備微膠囊相變蓄能材料100
二、原位聚合法制備微膠囊相變蓄能材料104
三、溶膠凝膠法制備微膠囊相變蓄能材料107
四、相變微膠囊溶液的換熱特性124
第四章 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備135
第一節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的工作原理135
一、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)分類135
二、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行策略及工作模式141
三、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的工作流程148
四、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的控制策略149
第二節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成153
一、水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)153
二、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)166
三、共晶鹽蓄冷空調(diào)系統(tǒng)185
四、小型蓄冷空調(diào)系統(tǒng)188
五、冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)193
第三節(jié) 蓄冷空調(diào)冷水機(jī)組的類型及性能203
一、活塞式冷水機(jī)組203
二、螺桿式冷水機(jī)組205
三、離心式冷水機(jī)組215
四、渦旋式冷水機(jī)組216
第四節(jié) 蓄冷設(shè)備的種類及性能218
一、盤管式蓄冷設(shè)備218
二、封裝式蓄冷設(shè)備228
三、冰片滑落式蓄冷設(shè)備236
四、冰晶式蓄冷設(shè)備238
第五章 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制242
第一節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷的確定242
一、近似估算法242
二、動(dòng)態(tài)計(jì)算法244
第二節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)組的確定263
一、蓄冷空調(diào)用制冷機(jī)組的選擇263
二、蓄冷空調(diào)用制冷機(jī)組容量的確定264
第三節(jié) 蓄冷設(shè)備的確定266
一、運(yùn)行策略選擇和流程配置266
二、蓄冷設(shè)備容量確定270
三、蓄冷槽體積及蓄冷空調(diào)系統(tǒng)配電容量計(jì)算271
第四節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制272
一、自動(dòng)控制系統(tǒng)組成272
二、制冷機(jī)組控制272
三、蓄冷裝置控制273
四、低溫送風(fēng)系統(tǒng)控制275
第五節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例276
一、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法276
二、設(shè)計(jì)實(shí)例一283
三、設(shè)計(jì)實(shí)例二287
第六章 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及測(cè)試294
第一節(jié) 水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)294
一、水蓄冷自然分層動(dòng)態(tài)性能294
二、水蓄冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能模擬296
第二節(jié) 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)302
一、盤管式冰蓄冷系統(tǒng)302
二、封裝式冰蓄冷系統(tǒng)307
三、動(dòng)態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)321
第三節(jié) 蓄冷球堆積床蓄冷空調(diào)系統(tǒng)326
一、蓄冷球堆積床蓄冷空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能326
二、蓄冷球堆積床蓄冷空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)性能342
第四節(jié) 盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)346
一、盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性模型347
二、盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)蓄冷特性348
三、盤管式蓄冷空調(diào)系統(tǒng)放冷特性352
第五節(jié) 分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)355
一、分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)蓄冷特性356
二、分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)放冷特性364
三、分離式熱管蓄冷空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)性能367
第六節(jié) 其他相變蓄冷系統(tǒng)375
一、蓄冷系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立376
二、結(jié)果與分析376
第七節(jié) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)性能測(cè)試379
一、水蓄冷系統(tǒng)性能測(cè)試379
二、蓄冷空調(diào)多功能試驗(yàn)裝置380
三、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的測(cè)試和評(píng)價(jià)385
第七章 蓄熱系統(tǒng)與設(shè)備391
第一節(jié)熱泵蓄熱系統(tǒng)391
一、工作原理391
二、熱泵蓄熱材料391
三、熱泵蓄熱容量計(jì)算392
第二節(jié) 相變蓄熱器394
一、相變蓄熱電供暖器394
二、相變蓄熱電熱水器394
第三節(jié) 蓄熱式電鍋爐395
一、蓄熱式電鍋爐的蓄熱方式395
二、蓄熱式電鍋爐的工作原理及蓄熱供熱系統(tǒng)396
三、蓄熱式電鍋爐容量選擇與匹配398
第四節(jié) 相變蓄能建筑系統(tǒng)399
一、相變蓄能建筑材料400
二、相變蓄能建筑結(jié)構(gòu)401
三、相變蓄能建筑系統(tǒng)的性能404
第五節(jié) 太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)407
一、太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)數(shù)理模型407
二、太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)的蓄熱特性409
三、太陽能堆積床蓄熱系統(tǒng)的放熱特性413
第六節(jié) 太陽能光伏光熱蓄熱系統(tǒng)416
一、不同工質(zhì)的光伏光熱蓄熱(PV/T)系統(tǒng)416
二、太陽能光伏光熱蓄熱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性436
第七節(jié) 熱管蓄熱系統(tǒng)453
一、熱管蓄熱系統(tǒng)的工作過程453
二、熱管蓄熱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性455
參考文獻(xiàn)461