宗弘盛，杨兆晟，张群力，张世红

（北京建筑大学 供热供燃气通风与空调北京市重点实验室，北京100044）

0 引言

太阳能作为一种可再生能源，其规模化应用受制于其自身存在的间歇性、季节性及不稳定性。相变蓄热因其蓄热密度大、蓄热温度稳定的特点，能解决可再生能源的供需差异问题，被大量应用在太阳能集热、电力负荷平衡、余热回收利用等领域[1]～[5]。目前，应用较多的单级相变蓄热器，受蓄热材料的相变温度所限，在蓄放热过程中无法充分降低传热流体温度。

梯级相变蓄热装置通过沿传热流体的轴向或径向依次布置不同相变温度的相变材料，使其在蓄放热过程中，传热流体与相变材料的传热温差近似维持恒定，避免蓄热装置蓄放热的热流密度随传热流体温度的降低而产生衰减，从而缩短蓄放热用时[6]。梯级相变蓄热装置在蓄热过程中可将传热流体的温度逐步降低至接近末级相变材料的相变温度，有效降低了传热流体的出口温度，提高了蓄热性能。

梯级相变蓄热很好地体现了“温度对口、梯级利用”的原则，是国内外学者的研究热点之一。Farid首先提出了梯级蓄热概念，并进行了相应研究[7]。结果表明，与单一相变材料相比，多级相变材料组合的蓄热装置蓄热效果更好。胡芃的研究证明了采用梯级蓄热可显著提升蓄热装置的最大有效能利用率[8]。文献[9]证明了在梯级相变蓄热装置中，蓄热材料的相变温度呈等比分布时，梯级相变蓄热装置可达到最佳的火用效率。……