袁 芬，邱 昊，芮明奇，蔡德程，關(guān) 欣

（上海理工大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，上海 200093）

0 引 言

太陽能作為一種可再生能源，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是太陽能在擁有巨大優(yōu)勢的同時，也存在著分散性、不連續(xù)性和不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)。針對這一間歇性和不穩(wěn)定性難題，蓄熱系統(tǒng)作為太陽能熱發(fā)電的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一，可在日間太陽輻照強(qiáng)烈時將多余的太陽能以熱能的形式儲存起來，在夜間把熱量釋放出來用于發(fā)電，如此不僅提高了太陽能的利用率，而且與在太陽能熱發(fā)電中采用同常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)的方式來減小對電網(wǎng)的沖擊，極大降低了成本，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性[1]。在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，使用蓄熱介質(zhì)和相變材料制成的蓄熱裝置能顯著提高生產(chǎn)效率[2]，因此被廣泛使用[3-7]。這為太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展起到了積極作用。

目前相變蓄熱的研究在使用石蠟類及鹽類水合物相變材料的中低溫范圍內(nèi)較為集中，但是熱能的品質(zhì)受溫度的影響，溫度越高熱能品質(zhì)越高。因此采用高溫轉(zhuǎn)換、利用中高溫蓄熱進(jìn)行穩(wěn)定的能量供應(yīng)，是提高利用效率的根本途徑[8]。合金作為相變材料是目前高溫相變蓄熱領(lǐng)域的熱點(diǎn)。例如，Al-Si合金具有良好的熱循環(huán)穩(wěn)定性，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，材料的相變潛熱、相變溫度、導(dǎo)熱系數(shù)及線性膨脹系數(shù)變化范圍較小，熱物性穩(wěn)定[9-10]。Cu-Si合金相變材料的高比熱容和高相變潛熱都避免了在太陽輻射的變化和不連續(xù)特性下，反應(yīng)堆/接收管在高溫下的快速溫升變化[11]。Al-Cu合金具有極佳的導(dǎo)熱能力，有利于蓄熱系統(tǒng)快速地儲存和釋放熱量，且隨著Cu含量的增加，Al-Cu合金的熱導(dǎo)率呈遞減趨勢[12]。在氧化鋁包覆的 Al-25wt%Si微球上鍍銅（Al-25wt%Si@Al2O3@Cu）可用于太陽能電站等高溫蓄熱環(huán)節(jié)，且具有良好的熱耐久性和穩(wěn)定性[13]。隨著Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，Al-12Si-XCu合金單位體積的熔化潛熱值并未出現(xiàn)明顯的單調(diào)變化趨勢[14]。

1 Al-Si-Cu的制備和測試

相變蓄熱材料是蓄熱環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。相變蓄熱材料性能的判定包括以下兩點(diǎn)：一是高的單位質(zhì)量相變潛熱；二是高的單位體積相變潛熱。研究的重點(diǎn)是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中相變蓄熱裝置的傳熱特性研究。選取的相變蓄熱材料需考慮的因素主要有以下幾點(diǎn)：相變溫度、相變潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)、應(yīng)用的安全性等，鑒于合金在體積潛熱和熱傳導(dǎo)性能方面的優(yōu)勢，本課題擬采用鋁基合金為蓄熱介質(zhì)。

1.1 材料的配料及熔制

綜合考慮Al-Si-Cu三元鋁基合金相變蓄熱材料的相變溫度區(qū)間、原料成本等，選取最高平衡相變溫度在660℃以下的Al-Si-Cu合金為研究對象，實(shí)驗(yàn)材料主要有Al-20wt%Si合金、Al-50wt%Cu中間合金、Al ≥ 99.60wt%工業(yè)純鋁、硅粉、銅粉。其他耗材有剛玉坩堝、氮化硼坩堝、拋光布、變質(zhì)劑（氟化鈉25wt% + 氯化鈉62.5wt% + 12.5wt%）、氧化鋅水玻璃溶液（5wt%水玻璃 + 30wt%氧化鋅 + 65wt%水）、燒杯、隔熱手套等。

參照鑄造鋁合金熔煉、澆注操作規(guī)程，在配料時計入合金熔煉的燒損量，對熔煉工具刷涂氧化鋅水玻璃耐火涂料并烘干，按照配料-熔煉前準(zhǔn)備-填料及熔爐-澆注的流程和溫度范圍完成所配制的鋁合金的熔煉和澆注。本實(shí)驗(yàn)熔煉樣品為：Al-31.5%Cu、Al-5%Si、Al-5%Si-10%Cu、Al-5%Si-20%Cu、Al-5%Si-31.5%Cu，其中 Al-Cu、Al-Si二元合金作為對照組樣品，三份不同銅含量的Al-Si-Cu三元合金作為實(shí)驗(yàn)組樣品。

為精確測量試樣的導(dǎo)熱系數(shù)，須在車床中加工成上下兩面均處于光滑狀態(tài)的圓平面，即疊加兩塊試樣放陽光下觀察不能有光透過，圖1是制備得到的部分固體試樣。

圖1 制備后得到的Al-5%Si-31.5%CuFig.1 The obtained Al-5%Si-31.5%Cu

1.2 材料的物性測試

1.2.1 密度的測試

樣品的密度與其體積潛熱相關(guān)，測得各試樣的密度后，其與差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry, DSC實(shí)驗(yàn)測得的質(zhì)量潛熱的乘積即為合金的體積潛熱。采用排水法測試各試樣的質(zhì)量密度，如圖2所示，確保試樣不觸碰杯壁或燒杯底部，待試樣相對靜止，天平讀數(shù)穩(wěn)定后，讀出并記錄此時質(zhì)量，多次測量取平均值，依據(jù)阿基米德原理，計算出各被測合金的質(zhì)量密度，各合金密度列于表1。

表1 相變材料密度測試匯總Table 1 Summary of phase change materials (PCMs) density test

在所列材料中 Al-5%Si的密度最小，Al-Si-Cu三元合金中隨著 Cu含量的增加合金的密度不斷增大，Al-31.5%Cu合金的密度最大。

1.2.2 導(dǎo)熱系數(shù)的測試

相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)是限制儲放熱能速率的關(guān)鍵因素，選用合金作為高溫相變蓄熱材料在導(dǎo)熱系數(shù)方面具有其他材料無可比擬的優(yōu)勢。本實(shí)驗(yàn)采用型號為TPS2200的熱常數(shù)分析儀（Hot Disk）進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容的測試，其原理是基于 Silas Gustafsson研究的瞬變平面熱源法（transient plane source method），用聚亞酰胺絕緣探頭作為熱源，為樣品提供特定熱源，同時探頭也作為溫度傳感器，通過探頭表面平均溫度隨時間的變化，以此得到樣品的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容。

對每個樣品進(jìn)行 5次測量，分別計算得到Al-Si-Cu合金的導(dǎo)熱系數(shù)，取其平均值作為最終值。不同銅含量的Al-Si-Cu合金的導(dǎo)熱系數(shù)列于表2。

由表2可知，導(dǎo)熱系數(shù)最低的Al-5%Si-31.5%Cu其值仍高達(dá)136.6 W/(m·K)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大多數(shù)作為高溫相變材料的無機(jī)鹽 [約1 W/(m·K)]和其他合金材料，例如Mg-51%Zn的導(dǎo)熱系數(shù)為67 W/(m·K)[15]。隨著Cu含量從10%增加到31.5%，Al-Si-Cu合金的比熱容隨之降低。這是由于在Si含量不變的情況下，Cu含量增加意味著Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在下降，而 25℃條件下銅的比熱 385 J/(kg·K)小于鋁的比熱900 J/(kg·K)的，所以整體上Al-Si-Cu合金的比熱容下降。

表2 Al-Si-Cu合金的HotDisk測試結(jié)果Table 2 HotDisk test results of Al-Si-Cu alloy

1.2.3 蓄熱性能的測試

相變潛熱是體現(xiàn)相變材料蓄熱性能好壞的指標(biāo)，通常采用熱分析方法測量，DSC是最為常見的熱分析法。實(shí)驗(yàn)采用德國耐馳公司 STA449F3型號的高溫差示掃描量熱儀。實(shí)驗(yàn)前首先將儀器校準(zhǔn)，稱取一定量制備好的合金材料，連接電源并設(shè)置好合適的參數(shù)，然后將樣品放入爐體中進(jìn)行測試。經(jīng)過測試，獲得5種鋁合金的DSC曲線，如圖2所示，對不同合金的吸熱峰進(jìn)行數(shù)值積分計算可得到合金的相變潛熱，計算結(jié)果匯總于表3。

圖2 DSC曲線圖Fig.2 The curves of DSC

表3 相變特性參數(shù)匯總Table 3 The summarized parameters of phase change characteristic

從表3中可以看出：（1）Cu含量為31.5%的二元Al-Cu合金的質(zhì)量潛熱為289.44 kJ/kg，體積潛熱為919.29 MJ/m3。在保證Cu含量不變的情況下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%的 Si后制備出的Al-5%Si-31.5%Cu三元合金的質(zhì)量潛熱相比于二元合金 Al-31.5%Cu增加了 10.18%。同時雖然Al-5%Si-31.5%Cu的密度低于Al-31.5%Cu，但是相比于二元Al-Cu合金，三元Al-Si-Cu合金的體積潛熱仍增加了7%。綜上所述，Si元素在一定條件下可以增加相變材料的質(zhì)量潛熱，且不會降低其體積潛熱；（2）Si含量為5%的二元Al-Si合金的質(zhì)量潛熱為323.32 kJ/kg，體積潛熱為819.03 MJ/m3。在保證Si含量不變的情況下加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.5%的Cu后制備出的Al-5%Si-31.5%Cu三元合金的質(zhì)量潛熱相比于二元合金Al-5%Si降低了1.3%，但是在體積潛熱方面卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)增大了約 20.1%。這是由于 Al-Si-Cu合金中Cu的密度大，在一定條件下可以增加體積潛熱。因此選擇高溫相變材料時，如果對體積潛熱和導(dǎo)熱系數(shù)有較高要求，可優(yōu)先考慮含Cu合金材料；（3）對比不同質(zhì)量含量的Al-Si-Cu合金材料，Cu元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 10%增加到31.5%時，Al-Si-Cu合金的質(zhì)量潛熱從271.45 kJ/kg增大到了318.92 kJ/kg，體積潛熱也同樣呈增大趨勢?？梢夾l-Si-Cu合金集二元合金 Al-Si和 Al-Cu的優(yōu)點(diǎn)，合適配比的Al-Si-Cu三元合金對于相變材料需求龐大的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)來說意義重大。

1.3 封裝材料的選擇

鋁基合金作為相變蓄熱材料可應(yīng)用于高溫相變蓄熱系統(tǒng)中，整個過程不斷進(jìn)行著固態(tài)和液態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，但是鋁在熔融狀態(tài)下可能與金屬或者是非金屬形成低熔點(diǎn)共晶物，從而產(chǎn)生共晶腐蝕[16]。液態(tài)鋁基合金相變蓄熱材料在不同溫度條件下對封裝材料的腐蝕程度不同，高溫下除耐蝕陶瓷、少數(shù)金屬間化合物和部分昂貴合金[17]外，絕大部分材料都不耐腐蝕。目前使用較多的耐腐蝕材料主要有不銹鋼、耐蝕陶瓷、少數(shù)耐熱鋼。鐵基容器材料中影響鐵基材料與液態(tài)鋁合金反應(yīng)時擴(kuò)散腐蝕層形成速率的主要因素是材料的化學(xué)成分和顯微結(jié)構(gòu)，鐵碳相圖中奧氏體區(qū)域的元素得到擴(kuò)大，可減小擴(kuò)散腐蝕層的厚度；反之?dāng)U散腐蝕層的厚度將增大。部分材料的耐蝕性能表現(xiàn)為：耐熱鋼材料＞奧氏體不銹鋼S316＞馬氏體不銹鋼S304＞普通低碳鋼C20[18-19]。

雖然陶瓷材料的耐腐蝕性能好，但是加工制作困難，抗震性能差，存在一定的安全隱患。AISI316不銹鋼屬奧氏體不銹鋼，耐蝕、耐高溫，可在嚴(yán)苛條件下使用且焊接性能良好，選其作為封裝材料可達(dá)到本研究的要求，其物性參數(shù)如表4所示[20]。

表4 AISI316不銹鋼的物性參數(shù)Table 4 Physical properties of AISI316 stainless steel

2 相變蓄熱裝置的模塊設(shè)計

2.1 相變蓄熱裝置的單元設(shè)計

2.1.1 蓄熱單元計算模型

蓄熱單元的外部擬從方形、六邊形和圓形三種結(jié)構(gòu)中進(jìn)行選擇，蓄熱單元內(nèi)部為圓形換熱介質(zhì)通道，中間夾層中填充相變蓄熱材料，本節(jié)主要針對水平放置的不同結(jié)構(gòu)蓄熱單元的橫截面處相變材料（phase change material, PCM）的相變傳熱進(jìn)行研究，因此計算模型為簡化的二維計算模型，在保證蓄熱面積相等的前提下，不同結(jié)構(gòu)蓄熱單元二維剖面圖如圖3所示。

圖3 相變蓄熱單元網(wǎng)格劃分 [（a）、（b）、（c）三種結(jié)構(gòu)中邊長La = 66.467 mm、Lb = 41.236 mm、半徑Rc = 37.5 mm，中心換熱管的直徑均為d = 25 mm；通過對網(wǎng)格劃分進(jìn)行獨(dú)立性驗(yàn)證，網(wǎng)格數(shù)量分別取為3.96萬、4.74萬和3.96萬，且均為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格質(zhì)量都保證在0.9以上]Fig.3 Grid division of phase change heat storage elements

2.1.2 蓄熱單元徑向傳熱特性分析

為便于數(shù)值模擬的進(jìn)行，對計算模型做如下假設(shè)[21]：（1）采用boussinesq假設(shè)，只考慮溫度變化時受浮升力影響引起的密度變化；（2）封裝PCM的內(nèi)管壁壁溫恒定且熱阻忽略不計，外管壁為絕熱壁面；（3）相變材料熔化后為不可壓縮牛頓流體。

邊界條件和初始條件：內(nèi)管壁為邊界條件設(shè)置為定壁溫，熔化過程中與PCM換熱取溫差為31.5 K，即855 K，初始化溫度為300 K，PCM為固態(tài)；凝固過程中與PCM換熱取其溫差為50 K，即773.5 K，初始化溫度為855 K，PCM為液態(tài)。其余邊界設(shè)置為絕熱邊界。

求解器采用非穩(wěn)態(tài)的求解方法，對能量方程和動量方程均采用二階迎風(fēng)格式進(jìn)行離散，采用PRESTO進(jìn)行壓力校正，在迭代步進(jìn)中實(shí)施亞松弛控制變量，松弛因子分別為：密度1、壓力0.3、體積力 1、液相率 0.9、能量 0.8。壓力速度耦合采用SIMPLE算法。時間步長為0.01 s，對迭代中誤差的處理，以連續(xù)性和動量方程相對殘差小于10-3作為收斂判據(jù)，能量方程中變量相對殘差小于10-6。

以六邊形蓄熱單元為例，蓄熱單元徑向截面的蓄熱和放熱過程如圖4和圖5所示。

圖4 六邊形結(jié)構(gòu)熔化過程中不同時刻液相分布圖Fig.4 Liquid phase profile at different time during melting of hexagon structure

由圖4可知：（1）在熔化初期，合金相變材料靠近內(nèi)壁處開始慢慢熔化，發(fā)生相變，其熔化的區(qū)域近似于一個環(huán)形，對應(yīng)流場圖中速度矢量從環(huán)狀區(qū)有向上游走的趨勢。其原因主要是由于蓄熱開始時，PCM為固態(tài)，以導(dǎo)熱的方式吸收熱量。PCM平均溫度升高發(fā)生相變，在這個階段中相變材料的熔化速率相對較低，PCM發(fā)生相變蓄熱后逐漸變?yōu)橐簯B(tài)。隨著加熱的繼續(xù)進(jìn)行，液態(tài)的PCM將熱量向周圍固態(tài)的PCM傳遞。環(huán)形液相區(qū)與兩相區(qū)由于溫差作用產(chǎn)生密度差，密度差在重力作用下產(chǎn)生浮升力，從流場圖上看速度矢量向上走。（2）隨著熔化過程的進(jìn)行，在熔化中期階段，液態(tài)區(qū)域不斷擴(kuò)大，在重力作用下液態(tài)與液態(tài)、液態(tài)與固態(tài)之間傳熱增強(qiáng)，自然對流開始呈現(xiàn)優(yōu)勢并逐漸成為傳熱的主導(dǎo)。環(huán)形區(qū)域在擴(kuò)大的同時出現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)，自然對流對PCM的熔化速率起到了增強(qiáng)的作用，浮升力的影響作用也不斷增加，流場圖中的環(huán)流區(qū)域主要集中在蓄熱單元的中上部。從第110 s和170 s的相界面位置可以看出，在浮升力作用下，固相與液相區(qū)的界面移動最快的是Y軸的正方向，也最先突破蓄熱單元的上部邊界；左右兩側(cè)移動速度相當(dāng)；移動速度最慢的是Y軸負(fù)方向。（3）當(dāng)熔化過程進(jìn)行到中后期，例如在六邊形中，在過程進(jìn)行到230 s時，熔化速率已經(jīng)出現(xiàn)了下降的趨勢，并且固相集中在底部，這是由于在蓄熱后期階段，上半部分的PCM已經(jīng)完全熔化為液態(tài)，自然對流作用對于下部的PCM微乎其微，在傳熱中占據(jù)主導(dǎo)地位的是導(dǎo)熱，而剩余固態(tài)PCM的溫度不斷升高，與傳熱管壁之間的溫差減小，這又降低了熔化的速率。

圖5 六邊形結(jié)構(gòu)凝固過程中不同時刻液相分布圖Fig.5 Liquid phase profile at different time during solidifying of hexagon structure

由圖5可知：凝固過程中固相區(qū)沿?fù)Q熱管近似呈環(huán)狀增厚，環(huán)狀區(qū)被破環(huán)的現(xiàn)象不復(fù)存在。這是由于在凝固過程中不存在液體被再次加熱的情況。雖然下部兩相界面處的液體被遠(yuǎn)離換熱管處的液態(tài)PCM加熱，但是被加熱的溫差31.5 K小于被冷卻的溫差50 K，整體仍表現(xiàn)為被冷卻，因此難以形成環(huán)流，整體相變區(qū)域呈現(xiàn)均勻變化，并且合金相變蓄熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)大，凝固速率快，液相率減少迅速，所以在凝固過程中自然對流作用并不明顯，熱傳導(dǎo)是其主要的換熱形式。

2.1.3 不同結(jié)構(gòu)蓄熱單元對比分析

對于不同形狀的相變蓄熱單元，如圖6所示，熔化后期第240 s時熔化最為均勻的是圓形結(jié)構(gòu)。方形結(jié)構(gòu)和正六邊形存在不同程度的“死區(qū)”，這也正是導(dǎo)致最終熔化速度減慢的區(qū)域所在。對于方形結(jié)構(gòu)來說，“死區(qū)”最為明顯。結(jié)合不同結(jié)構(gòu)蓄熱單元熔化過程圖7a，方形結(jié)構(gòu)完全熔化所需時間明顯大于正六邊形和圓形。這是由于在蓄熱單元中上部因浮升力的影響熔化速率大，熔化也更為徹底，而對于中下部區(qū)域，由于80%以上的PCM已經(jīng)熔化為液體，且溫度也與換熱管內(nèi)壁面溫度達(dá)到平衡，自然對流對下部區(qū)域熔化速率的強(qiáng)化優(yōu)勢已不明顯，后期傳熱的主要方式是熱傳導(dǎo)，方形結(jié)構(gòu)下部的直角區(qū)距離換熱管內(nèi)壁面最遠(yuǎn)，因此液相率顯示最不均勻，六邊形結(jié)次之。圓形結(jié)構(gòu)截面的熔化時間是258.9 s，比六邊形結(jié)構(gòu)的272.6 s快了約6%，比方形結(jié)構(gòu)的306 s快了將近15.4%。

如圖7b所示，凝固前期以及中期，不同結(jié)構(gòu)單元凝固速率相當(dāng)，只在凝固末期速率出現(xiàn)差異，凝固最快的圓形結(jié)構(gòu)比方形結(jié)構(gòu)快了25 s，即在橫截面上圓形結(jié)構(gòu)凝固速率平均比方形結(jié)構(gòu)快了16.7%。

圖6 熔化過程第240 s時不同結(jié)構(gòu)液相分布圖Fig.6 Liquid phase profiles of different structures at 240 s during melting

圖7 （a）不同結(jié)構(gòu)相變蓄熱單元熔化過程；（b）不同結(jié)構(gòu)相變蓄熱單元凝固過程Fig.7 (a) Melting process of heat storage units of different structures; (b) solidifying process of heat storage units of different structures

圖8 凝固過程第115 s時不同結(jié)構(gòu)液相分布圖Fig.8 Liquid phase profiles of different structures at 115 s during solidifying

圖8為不同結(jié)構(gòu)凝固過程中第115 s的液相分布圖，此時凝固最為均勻的是圓形結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖7和圖8可以看出，方形蓄熱單元熔化和凝固速率均最慢，六邊形次之，圓形結(jié)構(gòu)效果最優(yōu)。而且考慮到工程應(yīng)用中也出現(xiàn)過方形結(jié)構(gòu)局部過熱情形，對安全不利。圓管相變蓄熱單元無論是從相變速率上，還是從受熱均勻度上考慮，都是最優(yōu)選擇。本文的相變蓄熱單元為圓形。

2.2 相變蓄熱裝置的模塊設(shè)計

太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中高溫相變蓄熱裝置通常比較龐大，例如一個15 MW的發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行12 h，需要的蓄熱量為6.42 × 108kJ，蓄熱體的體積必須足夠大才能正常運(yùn)行。模塊化設(shè)計相當(dāng)于把一個完整的換熱器分成很多個完全一樣的小模塊，使用時再把這些單獨(dú)的模塊拼接起來。其最大的優(yōu)點(diǎn)就在于可以根據(jù)蓄熱的需要，把要求的蓄熱量對應(yīng)的模塊數(shù)量拿出來拼接使用，并且蓄熱換熱器如果出現(xiàn)故障，可將出現(xiàn)故障的部分單獨(dú)取出，然后換上新的模塊，既方便蓄熱器的維修，又不影響換熱器繼續(xù)使用。

圖9 蓄熱模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Structure drawing of heat storage module

從結(jié)構(gòu)上考慮，六邊形的模塊可以比圓形模塊化設(shè)計有效提高空間利用率，且六邊形更易于拼接，這在大型相變蓄熱裝置中是非常重要的。從換熱角度考慮，以拼接簡單、提高空間利用率為前提，當(dāng)需要換熱介質(zhì)與相變蓄熱單元外管壁換熱的條件下，六邊形模塊化設(shè)計與矩形模塊結(jié)構(gòu)相比又可以取得較優(yōu)的傳熱效果，如圖9所示。

3 結(jié) 論

對Al-Si-Cu三元合金相變材料在三種不同形狀蓄熱單元內(nèi)的熔化/凝固過程進(jìn)行了模擬計算，并對其熱性能進(jìn)行了分析比較，得出了以下結(jié)論：

（1）結(jié)合太陽能高溫相變蓄熱的現(xiàn)實(shí)因素和自身局限性，硅元素可以提高鋁基相變蓄熱材料的質(zhì)量潛熱，銅元素可以提高鋁基相變蓄熱材料的體積潛熱。相較于Al-Si和Al-Cu二元合金，Al-Si-Cu三元合金在導(dǎo)熱性能、質(zhì)量潛熱、體積潛熱等熱物性方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢。因此，Al-Si-Cu三元合金相變材料在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

（2）不同結(jié)構(gòu)的相變蓄熱單元傳熱性能不同，對比方形、正六邊形和圓形結(jié)構(gòu)，圓形結(jié)構(gòu)的蓄熱單元在蓄放熱過程中性能最優(yōu)。

（3）不同蓄熱模塊優(yōu)劣不同，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。一般來說，正六邊形蓄熱模塊可有效提高空間利用率，且易于拼接，在大型相變蓄熱裝置中比較適用。