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【摘 要】 随着阶梯电价的推行，蓄冷技术越来越多的应用在实际工程当中，以实现节能和经济的双赢。通常蓄冷有水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐蓄冷三种模式，其各有优缺点，水蓄冷对制冷机无特别要求，制冷机COP值较高，但蓄冷密度低，蓄水池占地面积大，容积大、冷损大;冰蓄冷正好相反：蓄冷密度高，蓄冷槽容积小、冷损小但对冷机要求较高，需要特别的低温冷机，制冷机COP值较低;共晶盐蓄冷消除了二者的缺点，集合了二者的优点。以下我们来探讨共晶盐制冷。
【关键词】 蓄冷;共晶盐;相变温度;十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）;相分离
共晶是指在相对较低的温度下共晶材料发生共晶物熔合的现象，共晶材料直接从液态变到固态，而不经过塑性阶段，是一个液态同时生成两个固态的平衡反应。本文中我们所说的共晶盐可以狭义解释为一种可以使水的凝固点温度升高并同其共晶的一种无机盐类。
共晶盐蓄冷的优点有以下几点：1、主机效率高，接近常规冷水机组的效率。2、易用于现有的空调系统，尤适用于常规空调改造和扩容。3、管线无冻结问题。4、蓄冷能力在水与冰之间。5、压缩机型式可任选。6、运行和储冷可同时进行。
共晶盐蓄冷的缺点如下：1、蓄冷材料价格高，寿命短。2、系统复杂，控制要求高。3、相变温度为8.3℃，冷冻水须进一步降温后才能使用。
以下我们来看一下十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）的储能特性：
十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）是一种典型的无机水合盐相变储能材料。它属于低温储热材料，有较高的潜热（254kJ/kg）和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品，来源广，因合适的相变温度，能用于贮存太阳能、各种工业和生活废热，与其它无机盐（如NaCI）形成的低共熔盐的相变温度可控制在20～30℃范围内。因此Na2SO4·10H2O以其优越的性能，成为很具吸引力的储热材料。
Na2SO4·10H2O的相变储热循环过程为：Na2SO4·10H2O（S）+饱和溶液=Na2SO4·10H2O
Na2SO4·10H2O蓄冷工程中有两个制约因素：过冷和相分离。
过冷：即液相的水溶液温度降低到其凝固点以下仍不发生凝固。这样就使蓄冷温度发生变动。在其储冷后由液态变为结晶态时，因过冷不结晶就不能释放出所储存的潜热，而且由于过冷，液体随温度降低粘度不断增加，阻碍了分子进行定向排列运动，从而使其在过冷程度很大时形成非晶态物质，相应减小相变潜热。
相分离指结晶水合盐在使用过程中的析出现象。当（AB·mH2O）型无机盐水合物受热时，通常会转变成含有较少摩尔水的另一类型AB·pH2O的无机盐水合物，而AB·pH2O会部分或全部溶解于剩余的水中。加热过程中，一些盐水混合物逐渐地变成无水盐，并可全部或部分溶解于水（结晶水）。若盐的溶解度很高，则可以全部溶解，但如果盐的溶解度不高，即使加热到熔点以上，有些盐仍处在非溶解状态，此时残留的固态盐因密度大沉到容器底部而出现固液相分离。
解决Na2SO4·10H2O过冷的方法有添加成核剂法和冷指法两种。成核剂可作为结晶生成中心的微粒，使在凝固点时顺利结晶，减少或避免过冷的发生。可作Na2SO4·10H2O成核剂的物质有硼砂等。冷指法即相变过程中保留部分固态Na2SO4·10H2O，以这部分未融化的Na2SO4·10H2O作为成核剂。为了防止在熔化时固液相的分层需要加入一定量的增稠剂或悬浮剂。增稠剂提高了溶液的粘度从而阻止水合盐聚集，但并不妨碍相变过程;常用的增稠剂是活性白土、PCA（聚羧酸）、CMC（羧甲基纤维素）等。悬浮剂的作用是将析出的无水Na2SO4和成核剂均匀地分散在体系中，使它们与溶液充分接触。常用的悬浮剂有木屑和白碳黑等。
但在实际应用过程中，结晶水合盐存在过冷的现象，成核剂的添加虽然减少了過冷度，却需要增稠剂阻止成核剂的沉淀;同时结晶水合盐会出现相分离的情况，增稠剂的使用，降低了结晶速率和传热性能.有机物类通常包括石蜡、脂肪酸、多元醇、高级烷烃等，具有固体状态成形性较好，不易出现过冷和相分离，材料的腐蚀性较小，毒性较小的特点.另外，几种物质的配合成多组份的有机蓄能材料，可以增大蓄能温度范围.
Na2SO4·10H2O的一些低共熔混合物：
低共熔混合物即共晶盐相变材料，是指2种或2种以上物质组成的具有最低熔点的混合物。低共熔混合物具有与纯净物一样的明显的熔点，在可逆的固一液相变中始终保持相同的组分。是相变储能材料中比较理想的材料。在Na2SO4·10H2O中加入能与其形成共熔混合物杂质NaCl，可以制备一系列NaCl含量不同的储热材料样品。随NaCl质量百分比的不断增大，材料的相转变点不断降低，储热能力也相应降低，但是在NaCl含量为13%左右时，出现例外，其储热量骤然增大。Na2SO4·10H2O、NaCl、硼砂、CMC、木屑、HMP盐、水等，能够形成低共熔混合体系，最佳组成为4%硼砂+7%木屑+2%CMC+0.2%HMP以及一定量的NaCl。
Na2SO4·10H2O无机共晶盐的研究主要有Na2SO4·10H2O–Na2HP04·12H20、Na2SO4·10H2O-NFLCl、Na2SO4·10H2O-NaCl以及Na2SO4·10H2O—NaN03等体系，取得了较好的研究效果。主要表现在过冷现象基本控制，熔化潜热较大。
但整体研究水平大都还停留在试验阶段，商业化应用不多。
参考文献：
1.陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2008
2.陈重、吴慧娟、孙英.全国民用建筑工程设计技术措施（2009年版）暖通空调·动力.中国计划出版社，2012
3.陈云深、陈凯、沈斌君.交联定形相变储能材料的研制[期刊论文].复合材料学报2006（03）
4.黄金、张仁元、伍彬.复合相变储能材料制备工艺对其浸渗率和相对密度的影响[期刊论文].材料科学与工程学报2006（05）
【关键词】 蓄冷;共晶盐;相变温度;十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）;相分离
共晶是指在相对较低的温度下共晶材料发生共晶物熔合的现象，共晶材料直接从液态变到固态，而不经过塑性阶段，是一个液态同时生成两个固态的平衡反应。本文中我们所说的共晶盐可以狭义解释为一种可以使水的凝固点温度升高并同其共晶的一种无机盐类。
共晶盐蓄冷的优点有以下几点：1、主机效率高，接近常规冷水机组的效率。2、易用于现有的空调系统，尤适用于常规空调改造和扩容。3、管线无冻结问题。4、蓄冷能力在水与冰之间。5、压缩机型式可任选。6、运行和储冷可同时进行。
共晶盐蓄冷的缺点如下：1、蓄冷材料价格高，寿命短。2、系统复杂，控制要求高。3、相变温度为8.3℃，冷冻水须进一步降温后才能使用。
以下我们来看一下十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）的储能特性：
十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）是一种典型的无机水合盐相变储能材料。它属于低温储热材料，有较高的潜热（254kJ/kg）和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品，来源广，因合适的相变温度，能用于贮存太阳能、各种工业和生活废热，与其它无机盐（如NaCI）形成的低共熔盐的相变温度可控制在20～30℃范围内。因此Na2SO4·10H2O以其优越的性能，成为很具吸引力的储热材料。
Na2SO4·10H2O的相变储热循环过程为：Na2SO4·10H2O（S）+饱和溶液=Na2SO4·10H2O
Na2SO4·10H2O蓄冷工程中有两个制约因素：过冷和相分离。
过冷：即液相的水溶液温度降低到其凝固点以下仍不发生凝固。这样就使蓄冷温度发生变动。在其储冷后由液态变为结晶态时，因过冷不结晶就不能释放出所储存的潜热，而且由于过冷，液体随温度降低粘度不断增加，阻碍了分子进行定向排列运动，从而使其在过冷程度很大时形成非晶态物质，相应减小相变潜热。
相分离指结晶水合盐在使用过程中的析出现象。当（AB·mH2O）型无机盐水合物受热时，通常会转变成含有较少摩尔水的另一类型AB·pH2O的无机盐水合物，而AB·pH2O会部分或全部溶解于剩余的水中。加热过程中，一些盐水混合物逐渐地变成无水盐，并可全部或部分溶解于水（结晶水）。若盐的溶解度很高，则可以全部溶解，但如果盐的溶解度不高，即使加热到熔点以上，有些盐仍处在非溶解状态，此时残留的固态盐因密度大沉到容器底部而出现固液相分离。
解决Na2SO4·10H2O过冷的方法有添加成核剂法和冷指法两种。成核剂可作为结晶生成中心的微粒，使在凝固点时顺利结晶，减少或避免过冷的发生。可作Na2SO4·10H2O成核剂的物质有硼砂等。冷指法即相变过程中保留部分固态Na2SO4·10H2O，以这部分未融化的Na2SO4·10H2O作为成核剂。为了防止在熔化时固液相的分层需要加入一定量的增稠剂或悬浮剂。增稠剂提高了溶液的粘度从而阻止水合盐聚集，但并不妨碍相变过程;常用的增稠剂是活性白土、PCA（聚羧酸）、CMC（羧甲基纤维素）等。悬浮剂的作用是将析出的无水Na2SO4和成核剂均匀地分散在体系中，使它们与溶液充分接触。常用的悬浮剂有木屑和白碳黑等。
但在实际应用过程中，结晶水合盐存在过冷的现象，成核剂的添加虽然减少了過冷度，却需要增稠剂阻止成核剂的沉淀;同时结晶水合盐会出现相分离的情况，增稠剂的使用，降低了结晶速率和传热性能.有机物类通常包括石蜡、脂肪酸、多元醇、高级烷烃等，具有固体状态成形性较好，不易出现过冷和相分离，材料的腐蚀性较小，毒性较小的特点.另外，几种物质的配合成多组份的有机蓄能材料，可以增大蓄能温度范围.
Na2SO4·10H2O的一些低共熔混合物：
低共熔混合物即共晶盐相变材料，是指2种或2种以上物质组成的具有最低熔点的混合物。低共熔混合物具有与纯净物一样的明显的熔点，在可逆的固一液相变中始终保持相同的组分。是相变储能材料中比较理想的材料。在Na2SO4·10H2O中加入能与其形成共熔混合物杂质NaCl，可以制备一系列NaCl含量不同的储热材料样品。随NaCl质量百分比的不断增大，材料的相转变点不断降低，储热能力也相应降低，但是在NaCl含量为13%左右时，出现例外，其储热量骤然增大。Na2SO4·10H2O、NaCl、硼砂、CMC、木屑、HMP盐、水等，能够形成低共熔混合体系，最佳组成为4%硼砂+7%木屑+2%CMC+0.2%HMP以及一定量的NaCl。
Na2SO4·10H2O无机共晶盐的研究主要有Na2SO4·10H2O–Na2HP04·12H20、Na2SO4·10H2O-NFLCl、Na2SO4·10H2O-NaCl以及Na2SO4·10H2O—NaN03等体系，取得了较好的研究效果。主要表现在过冷现象基本控制，熔化潜热较大。
但整体研究水平大都还停留在试验阶段，商业化应用不多。
参考文献：
1.陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2008
2.陈重、吴慧娟、孙英.全国民用建筑工程设计技术措施（2009年版）暖通空调·动力.中国计划出版社，2012
3.陈云深、陈凯、沈斌君.交联定形相变储能材料的研制[期刊论文].复合材料学报2006（03）
4.黄金、张仁元、伍彬.复合相变储能材料制备工艺对其浸渗率和相对密度的影响[期刊论文].材料科学与工程学报2006（05）