上海市太阳能学会

据外媒近日报道，意大利都灵理工大学的研究人员正在测试如何将相变蓄热与屋顶光伏结合使用，以最大限度地提高建筑中的清洁能源消耗占比，打造近零能耗建筑。

光伏+储热项目

据了解，近零能耗建筑是一种住宅和商业建筑形式，其一次能源需求非常低，必须在很大程度依赖可再生能源来满足。

意大利团队建设的这个47kW的光伏系统由屋顶西南方向的太阳能电池板和集成在大厅窗户中的几个东南方向的光伏电池板组成，该试点建筑还采用了其他可再生能源技术，如地热热泵、区域供热站和两个小型实验性风力涡轮机等。

研究员Giulia Manco介绍称：“在这个项目中，我们 将相变蓄热和光伏独立使用，以满足我们校园能源中心试点建筑的电力和热力需求。但是，一般来说，如果有一个能够将光伏产生的电能转化为热能的热泵，就有可能将光伏与这种热能存储技术结合起来， 这种配置就能促进光伏发电的剩余电力以热能的形式存储，从而增加可再生能源的自我消纳。”

然而，热泵目前还不包括在这个项目中。因此，储热技术只是增加了试点建筑供热的灵活性，而光伏将增加项目现场使用的可再生能源电力的份额。

石蜡相变储热

相变材料（简称PCM）是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行热储能的物质，在一定的温度范围内可以储存或释放大量的潜热。在建筑行业中，将建筑材料与相变材料相结合是提高建筑构件蓄热能力的有效途径。

上述光伏+储热系统采用的是一种生物基石蜡相关的特殊相变材料，其熔点为74℃。

该系统由两个储热箱组成，每个储热箱可以存储40kWh的热能，并且内部管道走向不同。相变储热箱看起来像一个装满PCM的水箱，但体积仅为传统储热水箱的1/5，由几根管道交叉而过，供热系统的水在这些管道中流动。

研究组解释说：“为了提高水和PCM之间的热交换率，在管道中添加了高导热材料，从而促进充放热过程。”在充热阶段，固体PCM逐渐融化，热量被储存，热水可以通过管道供应；在放热过程中，液态PCM在释放热量时凝固，冷水可以通过相同的管道供应。

即将商业化

PCM的成本很大程度上取决于材料的类型，研究人员介绍称，石蜡等有机相变材料原料易得，便于使用， 成本在2~10欧元/公斤之间。具体到材料上，成分不同会导致储热量不一样， 但有机材料的储热量一般在200kJ/kg。

据称，这两个储热箱可以在不到一小时的时间里释放出大部分能量。该研究小组目前正在进行实验测试，他们表示，今年春天，这项技术将进一步得到应用。

研究人员表示，这种储热技术 即将能够转化为商业化生产，目前意大利都灵已经有一家初创公司正在研究这种设备。