本发明属于压缩空气储能，尤其涉及一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置及方法。
背景技术：
1、空气压缩过程会产生大量的压缩热，这部分热能通常回收用于供暖，但供暖需求只发生在冬季，这导致其他季节（春、夏、秋季）的压缩热通常浪费，使得热能的回收利用效率不高。这种现象同样发生在工业余热、太阳能利用等领域，迫切需要热能跨季节存储和利用。
2、近年来，研究人员发现一些压卡材料的熵变可达到~100j/(kg·k)，特别是具有玻璃相的塑晶压卡材料，具有可以由微小压力驱动主动控制热量释放的特点，这为空气压缩过程的压缩热回收存储提供了新方法，有利于更好地提升余热的利用效率，有望实现低品位废热的高效回收、稳定存储、远距离运输和可控再利用。
技术实现思路
1、基于以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置及方法，解决了低品位压缩热利用率低的问题，实现了热能的跨季节存储和利用。
2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
3、一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，包括空气压缩回路、压缩热存储回路和压缩热释放回路；
4、所述空气压缩回路用于将环境空气分级压缩，并将压缩空气储存在压缩空气储罐之中，供给工业用户使用；
5、所述压缩热存储回路通过其中循环的换热流体将空气分级压缩产生的压缩热运输到储热装置中存储；
6、所述压缩热释放回路通过换热流体将储热装置中存储的热能以及压缩空气产生的压缩热能提取出来，供给用户。
7、进一步地，所述空气压缩回路包括第一级压缩机、第一冷却器、第二级压缩机、第二冷却器、压缩空气储罐和工业用户；
8、所述第一级压缩机的入口端用于接收环境空气，所述第一级压缩机的出口端与所述第一冷却器的第一入口端连接，所述第一冷却器的第一出口端与所述第二级压缩机的入口端连接，所述第二级压缩机的出口端与所述第二冷却器的第一入口端连接，所述第二冷却器的第一出口端与所述压缩空气储罐入口端连接，所述压缩空气储罐出口端与所述工业用户连接。
9、进一步地，所述压缩热存储回路包括第一冷却器、第二冷却器、第一循环泵、第一三通阀、第二三通阀、第三蝶阀、储热装置和第四蝶阀；
10、所述第一循环泵的入口端与所述第一三通阀的入口端连接，所述第一三通阀的第一出口端与所述第二冷却器的第二入口端连接，所述第一三通阀的第二出口端与所述第一冷却器的第二入口端连接，所述第一冷却器的第二出口端与第二三通阀的第一入口端连接，所述第二冷却器的第二出口端与所述第二三通阀的第二入口端连接，所述第二三通阀的出口端与所述第三蝶阀入口端连接，所述第三蝶阀出口端与所述储热装置入口端连接，所述储热装置出口端与所述第四蝶阀入口端连接，所述第四蝶阀出口端与所述第一循环泵入口端连接。
11、进一步地，所述压缩热释放回路包括第一冷却器、第二冷却器、第一循环泵、第一三通阀、第二三通阀、第一蝶阀、用户供暖单元、第二蝶阀、储热装置、第五蝶阀、第二循环泵和第六蝶阀；
12、所述第一循环泵的入口端与所述第一三通阀的入口端连接，所述第一三通阀的第一出口端与所述第二冷却器的第二入口端连接，所述第一三通阀的第二出口端与所述第一冷却器的第二入口端连接，所述第一冷却器的第二出口端与所述第二三通阀的第一入口端连接，所述第二冷却器的第二出口端与所述第二三通阀的第二入口端连接，所述第二三通阀的出口端与所述第一蝶阀入口端连接，所述第一蝶阀出口端与所述用户供暖单元第一入口端连接，所述用户供暖单元第一出口端与所述第二蝶阀入口端连接，所述第二蝶阀出口端与所述第一循环泵入口端连接；
13、所述储热装置出口端与所述第五蝶阀入口端连接，所述第五蝶阀出口端与所述用户供暖单元第二出口端连接，所述用户供暖单元第二出口端与所述第二循环泵入口端连接，所述第二循环泵出口端与所述第六蝶阀入口端连接，所述第六蝶阀出口端与所述储热装置入口端连接。
14、进一步地，所述储热装置包括前封头、压力驱动器、前管板、筒身（22）、折流板、后管板、后封头、换热管和压卡材料；
15、所述筒身一侧分别设有进口与出口，所述筒身上均匀间隔布置有折流板，所述筒身的前端部和后端部分别设有前管板和后管板，所述前管板和后管板之间固定安装有若干根换热管 ，每根换热管中填充有压卡材料；所述换热管的前端设有压力驱动器，所述前管板的前侧设有前封头，所述后管板的后侧设有后封头，通过前封头和后封头将整个储热装置密封。
16、进一步地，所述压卡材料包括但不限于amp、间碳硼烷等具有塑晶玻璃相的压卡材料。
17、本发明还提供了一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储方法，其采用如上述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，所述存储方法包括：
18、空气压缩过程和压缩热存储过程发生在夏季时段：
19、空气压缩过程：环境空气经过第一级压缩机压缩，然后进入第一冷却器释放压缩热能；压缩空气经过第二级压缩机进一步压缩，然后进入第二冷却器释放压缩热能；最后，压缩空气进入压缩空气储罐，供给工业用户使用；
20、压缩热存储过程：第一蝶阀、第二蝶阀、第五蝶阀和第六蝶阀关闭，第三蝶阀和第四蝶阀开启；第一循环泵启动，换热流体流经第一冷却器和第二冷却器将热能提取出来，经过第二三通阀和第三蝶阀流入储热装置，将压缩热能储存在压卡材料之中；然后，换热流体经第四蝶阀返回第一循环泵。
21、进一步地，换热流体流经储能装置，折流板使换热流体在筒身中曲折流动，充分释放热能，更好的与压卡材料热交换，使材料温度升高，在高温条件下，材料晶系由斜立方晶系变为立方晶系。降温到常温后，在常温条件下，从立方晶系变为过冷立方晶系。
22、进一步地，空气压缩过程和压缩热释放过程发生在冬季时段：
23、空气压缩过程：环境空气经过第一级压缩机压缩，然后进入第一冷却器释放压缩热能；压缩空气经过第二级压缩机进一步压缩，然后进入第二冷却器释放压缩热能；最后，压缩空气进入压缩空气储罐，供给工业用户使用；
24、压缩热释放过程：第五蝶阀和第六蝶阀开启，第三蝶阀和第四蝶阀关闭；压力驱动器启动，对压卡材料施加压力，材料温度升高；第二循环泵启动，换热流体经第六蝶阀进入储热装置，与压卡材料热交换，换热流体温度升高，经第五蝶阀流入用户供暖单元，释放热量给用户供热，换热流体温度降低，经第二循环泵和第六蝶阀返回储热装置；
25、此时，储热装置中储存的热量释放出来，第一蝶阀和第二蝶阀开启；第一循环泵启动，换热流体流经第一冷却器和第二冷却器将压缩热能提取出来，经过第二三通阀和第一蝶阀流入用户供暖单元，释放热量给用户供热，然后流经第二蝶阀返回第一循环泵。
26、进一步地，当需要储热装置释放存储的热量时，压力驱动器启动，对换热管中的压卡材料施加压力，材料发生固固相变，由过冷立方晶系变为斜立方晶系，同时放出热量，材料温度升高，换热流体流经储热装置与材料进行热交换，将储存的压缩热能提取出来给用户供热。
27、由上，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
28、1、本发明通过压卡材料的晶格变化回收和存储压缩空气产生的压缩热，用于冬季供暖，实现了余热的跨季节回收利用，有效提高能量利用率。
29、2、本发明通过使用具有玻璃相的塑晶压卡材料，可以在无需任何绝热措施的前提下，实现热量的跨季节、远距离、长时间储存。
30、3、本发明通过使用具有玻璃相的塑晶压卡材料，具有较高的压力敏感度，较低的驱动压力就可以使其放热；其中，储热装置可以根据不同的用热需求，可控地释放热能。
31、4、本发明能够实现热量的跨季节、长时间储存，并可根据不同的用热需求，可控地释放热能，实现了对余热的回收再利用，有效提高了能量利用率。
32、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
1.一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，包括空气压缩回路、压缩热存储回路和压缩热释放回路；
2.如权利要求1所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，所述空气压缩回路包括第一级压缩机（1）、第一冷却器（2）、第二级压缩机（3）、第二冷却器（4）、压缩空气储罐（5）和工业用户（6）；
3.如权利要求1所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，所述压缩热存储回路包括第一冷却器（2）、第二冷却器（4）、第一循环泵（7）、第一三通阀（8）、第二三通阀（9）、第三蝶阀（13）、储热装置（14）和第四蝶阀（15）；
4.如权利要求1所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，所述压缩热释放回路包括第一冷却器（2）、第二冷却器（4）、第一循环泵（7）、第一三通阀（8）、第二三通阀（9）、第一蝶阀（10）、用户供暖单元（11）、第二蝶阀（12）、储热装置（14）、第五蝶阀（16）、第二循环泵（17）和第六蝶阀（18）；
5.如权利要求1所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，所述储热装置（14）包括前封头（19）、压力驱动器（20）、前管板（21）、筒身（22）、折流板（23）、后管板（24）、后封头（25）、换热管（26）和压卡材料（27）；
6.如权利要求5所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，所述压卡材料（27）为amp、间碳硼烷具有塑晶玻璃相的压卡材料。
7.一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储方法，其采用如权利要求1-6任意一项所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储装置，其特征在于，所述存储方法包括：
8.如权利要求7所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储方法，其特征在于，换热流体流经储能装置（14），折流板（23）使换热流体在筒身（22）中曲折流动，充分释放热能，能够与压卡材料（27）热交换，使材料温度升高，在高温条件下，材料晶系由斜立方晶系变为立方晶系；降温到常温后，在常温条件下，从立方晶系变为过冷立方晶系。
9.如权利要求7所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储方法，其特征在于，所述存储方法还包括：
10.如权利要求9所述的一种基于固态压卡效应的压缩空气系统余热跨季节存储方法，其特征在于，当需要储热装置（14）释放存储的热量时，压力驱动器（20）启动，对换热管（26）中的压卡材料（27）施加压力，材料发生固固相变，由过冷立方晶系变为斜立方晶系，同时放出热量，材料温度升高，换热流体流经储热装置与材料进行热交换，将储存的压缩热能提取出来给用户供热。
