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IP屬地：江西 上傳時間：2022-05-07 格式：PPT 頁數：55 大小：5.74MB 積分：12 舉報 版權申訴

1、12引引 言言 人類進入工業(yè)社會以來，傳統(tǒng)能源正在以驚人的速人類進入工業(yè)社會以來，傳統(tǒng)能源正在以驚人的速度消耗，人類正面臨著前所未有的能源危機，日益惡化度消耗，人類正面臨著前所未有的能源危機，日益惡化的環(huán)境使人類意識到節(jié)約能源，尋找新能源，保護環(huán)境的環(huán)境使人類意識到節(jié)約能源，尋找新能源，保護環(huán)境的重要性。因此，人們要研究和利用可再生能源?？稍俚闹匾?。因此，人們要研究和利用可再生能源?？稍偕茉粗刑柲堋L能、生物質能等都是傳統(tǒng)能源的替生能源中太陽能、風能、生物質能等都是傳統(tǒng)能源的替代品，但是這些能源存在間歇性、波動性等缺點。為了代品，但是這些能源存在間歇性、波動性等缺點。為了解決這些問題解決

2、這些問題, ,可利用相變儲能材料的特性實現能量的可利用相變儲能材料的特性實現能量的時間空間轉換。時間空間轉換。3 概概 論論4 相變儲能材料（簡稱相變儲能材料（簡稱PCMsPCMs）是一種特殊功能）是一種特殊功能的材料，其在等溫或近似等溫的情況下發(fā)生相變，并的材料，其在等溫或近似等溫的情況下發(fā)生相變，并伴隨著較大能量的吸收和釋放。伴隨著較大能量的吸收和釋放。 定定 義義5相變儲能材料的發(fā)展相變儲能材料的發(fā)展 目前文獻中最早應用相變儲能材料目前文獻中最早應用相變儲能材料PCMsPCMs的實例是的實例是19451945年美國波士頓郊區(qū)的一所建筑物，采用水合鹽類制作的太陽能年美國波士頓郊區(qū)的一所建筑

3、物，采用水合鹽類制作的太陽能集熱器成功使用了兩年。國際上對于相變儲能材料的研究始于集熱器成功使用了兩年。國際上對于相變儲能材料的研究始于上世紀上世紀7070年代，研究對象是結晶水合鹽。年代，研究對象是結晶水合鹽。8080年代到年代到9090年代，美年代，美國國DowDow化學公司科學家對除水和冰外近化學公司科學家對除水和冰外近2000020000種相變材料進行研種相變材料進行研究，其中有究，其中有500500種可用于相變儲能材料，只有種可用于相變儲能材料，只有200200種天然或合成種天然或合成材料有實際應用價值，能同時具備環(huán)保、低價，用于民用的材材料有實際應用價值，能同時具備環(huán)保、低價，用于

4、民用的材料種類更加稀少。料種類更加稀少。6相變材料的研究現狀相變材料的研究現狀 從從2020世紀世紀9090年代以來，對相變材料的開年代以來，對相變材料的開發(fā)，已逐步進入實用性階段。相變材料研究主要發(fā)，已逐步進入實用性階段。相變材料研究主要分為兩個方向：相變材料的篩選和改進；相變材分為兩個方向：相變材料的篩選和改進；相變材料封裝技術。料封裝技術。7（一）相變材料的分類（一）相變材料的分類 從化學成分上分為無機相變材料、有機相變從化學成分上分為無機相變材料、有機相變材料、材料、復合有機相變材料復合有機相變材料8相變材料的篩選和改進相變材料的篩選和改進無機相變材料無機相變材料 主要包括結晶水合鹽類

5、主要包括結晶水合鹽類、金屬合金類、金屬合金類，優(yōu)點，優(yōu)點是是熔化熱大、熱導率熔化熱大、熱導率高、相變時體積變化小高、相變時體積變化小，缺點缺點是是具有腐蝕性、相變過程中存在過冷和具有腐蝕性、相變過程中存在過冷和相分離相分離有機相變材料有機相變材料 主要包括主要包括石蠟、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等石蠟、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等，優(yōu)點是，優(yōu)點是具有合適的相變溫度、較高的相變焓，且無毒、無腐蝕性具有合適的相變溫度、較高的相變焓，且無毒、無腐蝕性，缺點是，缺點是其熱導率較低，相變過程中傳熱性能差。近年來，國內外主要研究其熱導率較低，相變過程中傳熱性能差。近年來，國內外主要研究了石蠟烴、脂

6、肪酸、多元醇類等有機相變材料。正烷烴的熔點接近了石蠟烴、脂肪酸、多元醇類等有機相變材料。正烷烴的熔點接近人體舒適溫度，其相變焓大，但正烷烴價格較高，且會在材料表面人體舒適溫度，其相變焓大，但正烷烴價格較高，且會在材料表面結霜；脂肪酸價格較低，相變焓小，單獨使用時需要很大量才能達結霜；脂肪酸價格較低，相變焓小，單獨使用時需要很大量才能達到調溫效果；多元醇是具有固定相變溫度和相變焓的固固相變材到調溫效果；多元醇是具有固定相變溫度和相變焓的固固相變材料，但其價格高。料，但其價格高。9相變材料的篩選和改進相變材料的篩選和改進復合有機相變材料復合有機相變材料 由于由于無機類或有機類相變材料存在的缺點，近

7、年來，無機類或有機類相變材料存在的缺點，近年來，研制研制新型新型二元或多元復合復合相變材料已成為相變材料領域二元或多元復合復合相變材料已成為相變材料領域的的全球全球研究熱點。研究熱點。在我國，目前為止，各省市化工研究院在我國，目前為止，各省市化工研究院（所）積極開展復合相變儲能材料的研發(fā)，發(fā)表了近萬篇的（所）積極開展復合相變儲能材料的研發(fā)，發(fā)表了近萬篇的論文，申請的相關專利論文，申請的相關專利259259個。個。10相變儲能材料的應用領域相變儲能材料的應用領域 PCMsPCMs在航空航天、日常生活等領域逐步開展在航空航天、日常生活等領域逐步開展起來，近年來研究熱點主要集中在民用，比較典型起來，

8、近年來研究熱點主要集中在民用，比較典型的有幾大類的有幾大類11太陽能領域太陽能領域 將組合相變材料用于吸熱其模型，能夠減少工質溫度將組合相變材料用于吸熱其模型，能夠減少工質溫度的波動，提高吸熱氣的效率；的波動，提高吸熱氣的效率；紡織行業(yè)紡織行業(yè) 在紡織纖維中添加微膠囊相變材料可以提高服裝的保在紡織纖維中添加微膠囊相變材料可以提高服裝的保溫性能，用于維持服裝內溫度的穩(wěn)定；溫性能，用于維持服裝內溫度的穩(wěn)定；建筑領域建筑領域 利用相變材料可以有效地推遲溫度波動通過建筑物的利用相變材料可以有效地推遲溫度波動通過建筑物的傳播，提高建筑物的熱慣性傳播，提高建筑物的熱慣性12軍事領域軍事領域 將相變材料以涂

9、料或遮障的像是用于軍事目標將相變材料以涂料或遮障的像是用于軍事目標上，通過改變、調節(jié)相變材料的組成、含量等，使上，通過改變、調節(jié)相變材料的組成、含量等，使其竟可能的吸收目標放出的熱量，使軍事目標的溫其竟可能的吸收目標放出的熱量，使軍事目標的溫度與周圍環(huán)境溫度相同。度與周圍環(huán)境溫度相同。運輸業(yè)運輸業(yè) 例如對藥物、藥品、生物液體、生物樣本、人類例如對藥物、藥品、生物液體、生物樣本、人類器官的運輸溫度控制可以溫控的集裝箱等。器官的運輸溫度控制可以溫控的集裝箱等。13?？ㄖ悄苷{溫分子海卡智能調溫分子14?？ㄆ放坪？ㄆ放?海卡?？ㄊ鞘蔷摭埐┓娇茖W研究院開發(fā)巨龍博方科學研究院開發(fā)生產的一生產的一種種智能材

10、料，智能材料，海又稱為海量海又稱為海量（英文名稱：英文名稱：seasea）；）；卡卡是能量單位是能量單位，（卡路里（卡路里，由英文由英文CalorieCalorie音譯音譯而來，而來，簡稱卡，縮寫為簡稱卡，縮寫為calcal）；海水的熱；海水的熱容量容量對對地球溫度地球溫度有著顯著的調節(jié)作用有著顯著的調節(jié)作用。海卡意為：海量。?？ㄒ鉃椋汉Ａ康恼{節(jié)溫度，像海洋水一樣合理調節(jié)平衡人們溫的調節(jié)溫度，像海洋水一樣合理調節(jié)平衡人們溫度舒適度。度舒適度。15?？v史?？v史 北京巨龍博方科學研究院是我北京巨龍博方科學研究院是我國較早開展相變儲能材料研發(fā)的科國較早開展相變儲能材料研發(fā)的科研機構，上世紀研機構

11、，上世紀8080年代末便開始相年代末便開始相關材料的科研工作。于關材料的科研工作。于9090年代初提年代初提供原料及技術支持給當時的中國航供原料及技術支持給當時的中國航天第一研究院，服務于我國的航天天第一研究院，服務于我國的航天計劃。智能調溫分子這一重大科研計劃。智能調溫分子這一重大科研成果的應用解決了太空艙及宇航服成果的應用解決了太空艙及宇航服調溫控溫的難題，為神州五號及神調溫控溫的難題，為神州五號及神州六號的順利升空提供了有力保障。州六號的順利升空提供了有力保障。16 十一五期間，?？ㄖ悄苷{溫分子技術十一五期間，海卡智能調溫分子技術作為國家一項重點推廣項目，開展了國家作為國家一項重點推廣項

12、目，開展了國家基礎建設及各個民用領域研發(fā)工作?；A建設及各個民用領域研發(fā)工作。17?？ㄖ悄苷{溫分子技術優(yōu)?？ㄖ悄苷{溫分子技術優(yōu)勢勢 隨著技術水平的提高，?？ㄖ悄苷{溫分子隨著技術水平的提高，?？ㄖ悄苷{溫分子技術在工藝、結構方面日趨成熟，并始終處于技術在工藝、結構方面日趨成熟，并始終處于國內國際相變儲能材料研發(fā)的領先水平。主要國內國際相變儲能材料研發(fā)的領先水平。主要表現在以下幾方面表現在以下幾方面181. 1. 相變材料相變材料的選擇符合生態(tài)要求，可持的選擇符合生態(tài)要求，可持續(xù)發(fā)展：海卡智能調溫分子化學和物理特性續(xù)發(fā)展：?？ㄖ悄苷{溫分子化學和物理特性穩(wěn)定，無毒害，無腐蝕性穩(wěn)定，無毒害，無腐蝕性2.

13、 2. 制備制備技術技術先進：采用熔融擠出法、高先進：采用熔融擠出法、高聚合物包裹技術制備出定形相變微囊材料。聚合物包裹技術制備出定形相變微囊材料。相變焓值可根據應用領域隨意控制相變焓值可根據應用領域隨意控制193.3.?？ㄖ悄苷{溫分子膨脹收縮性小，但相變焓海卡智能調溫分子膨脹收縮性小，但相變焓值可達到驚人的值可達到驚人的210j/g210j/g，應用領域更加廣泛，應用領域更加廣泛4.4.導熱性好，相變速度快，相變可逆性好導熱性好，相變速度快，相變可逆性好5. 5. 原材料主要來自于植物，容易獲得，成本較低。原材料主要來自于植物，容易獲得，成本較低。20?？ㄗ顑?yōu)配方得到的產品海卡最優(yōu)配方得到的

14、產品DSCDSC圖，?？抗飪Υ鎴D，?？抗飪Υ?01201千焦耳熱量（千焦耳熱量（kj/kg)kj/kg)?？ê？―SCDSC圖圖21技術原理及特點技術原理及特點 智能調溫分子具有一種特性，它能透過短波（太陽輻射熱），不智能調溫分子具有一種特性，它能透過短波（太陽輻射熱），不能透過長波（常溫和低溫物體表面輻射熱），太陽輻射熱只能被海卡能透過長波（常溫和低溫物體表面輻射熱），太陽輻射熱只能被?？ㄖ悄苷{溫分子吸收，外界低溫時輻射熱不會流失，形成相變貯能又稱智能調溫分子吸收，外界低溫時輻射熱不會流失，形成相變貯能又稱為潛熱式貯能，其基本原理是利用純物質或混合物發(fā)生相態(tài)變化或結為潛熱式貯能，其基

15、本原理是利用純物質或混合物發(fā)生相態(tài)變化或結構轉變時要吸收構轉變時要吸收/ /釋放能量而進行貯釋放能量而進行貯/ /放能。放能。作用原理作用原理22特點特點1. 1. 貯能密度大，即可以用很小的體積貯存很多貯能密度大，即可以用很小的體積貯存很多 的能量；的能量；2. 2. 貯貯/ /放能過程是在恒溫或近于恒溫條件下進行放能過程是在恒溫或近于恒溫條件下進行3. 3. 貯貯/ /放能的速率具有可控性放能的速率具有可控性23海卡智能調溫分子技術應?？ㄖ悄苷{溫分子技術應用用 ?？ㄖ悄苷{溫分子原材料來源于植物纖維，是一種環(huán)?？ㄖ悄苷{溫分子原材料來源于植物纖維，是一種環(huán)保的有機分子，它的產品特性決定了可以廣

16、泛應用到各個保的有機分子，它的產品特性決定了可以廣泛應用到各個領域。在降低能源消耗、降低有害氣體排放、提高人們質領域。在降低能源消耗、降低有害氣體排放、提高人們質量，構建和諧社會等方面將會發(fā)揮巨大作用。量，構建和諧社會等方面將會發(fā)揮巨大作用。24交通運輸交通運輸( (汽車篇汽車篇) )25 汽車早已成為人們日汽車早已成為人們日常生活中重要的交通工具，常生活中重要的交通工具，在夏季和冬季駕駛時都不在夏季和冬季駕駛時都不可避免的開啟車用空調，可避免的開啟車用空調，否則車內夏季高達否則車內夏季高達7070度的度的高溫及冬季高溫及冬季2 2度的低溫將導度的低溫將導致無法正常駕駛，駕駛時致無法正常駕駛，

17、駕駛時間愈長，汽車排放的有害間愈長，汽車排放的有害氣體愈多，對人們健康威氣體愈多，對人們健康威脅愈大。脅愈大。 智能調溫分子在智能調溫分子在汽車上的應用將從根本上汽車上的應用將從根本上改變當前現狀。改變當前現狀。26 研究表明，汽車玻璃是傳導冷熱源，導致汽車駕駛研究表明，汽車玻璃是傳導冷熱源，導致汽車駕駛室溫度變化的最主要原因：紅外光是熱源，無論你需不需室溫度變化的最主要原因：紅外光是熱源，無論你需不需要，它都大方地給你加熱。在夏日陽光暴曬下的汽車表面要，它都大方地給你加熱。在夏日陽光暴曬下的汽車表面溫度一般可達溫度一般可達60607070度。紅外線會部分穿透玻璃（玻璃本度。紅外線會部分穿透玻

18、璃（玻璃本身會反射部分光線）直入車廂內部加熱，汽車前擋、側窗、身會反射部分光線）直入車廂內部加熱，汽車前擋、側窗、后擋都是它的入口。后擋都是它的入口。 ?？ㄖ悄苷{溫分子可以附著在汽車玻璃表面，反射掉?？ㄖ悄苷{溫分子可以附著在汽車玻璃表面，反射掉98%98%以上的紅外光，經沖刷可長達以上的紅外光，經沖刷可長達1010年之久。通過以下實驗年之久。通過以下實驗進一步說明進一步說明27玻璃對比試驗（透明度比較）玻璃對比試驗（透明度比較）相變玻璃相變玻璃 相變玻璃相變玻璃 28 玻璃對比實驗玻璃對比實驗 智能分子玻璃智能分子玻璃 中空玻璃中空玻璃 普通玻璃普通玻璃29能量玻璃對比實驗臺能量玻璃對比實驗臺

19、30試驗方法試驗方法 用同種熱源（用同種熱源（275W/220V275W/220V）分別對同樣）分別對同樣初始溫度、三種不同的玻璃進行同樣程度的照射，初始溫度、三種不同的玻璃進行同樣程度的照射，光源與玻璃的垂直距離為光源與玻璃的垂直距離為130mm130mm。定時用紅外測。定時用紅外測溫儀測定玻璃中心表面溫度。溫儀測定玻璃中心表面溫度。 將玻璃照射一定時間將玻璃照射一定時間(20min)(20min)后，關閉熱后，關閉熱源，室溫下（源，室溫下（2424）玻璃自然冷卻。定時記錄升）玻璃自然冷卻。定時記錄升溫和降溫過程中三種玻璃溫度的變化。溫和降溫過程中三種玻璃溫度的變化。31照射時間照射時間 m

20、in相變玻璃相變玻璃中空玻璃中空玻璃普通玻璃普通玻璃023.323.323.323.323.323.3129.829.8393944.844.8230.430.441.341.349.649.6337.237.246.146.159.659.6439.839.849.549.561.961.9540.740.761.561.574.774.7實驗數據32液態(tài)智能分子玻璃對比液態(tài)智能分子玻璃對比33實驗結果實驗結果 實驗證明，智能分子玻璃的溫度變化速率實驗證明，智能分子玻璃的溫度變化速率最小。照射最小。照射20min20min，三種玻璃的最高溫度分別為，三種玻璃的最高溫度分別為68.168.1，

21、86.586.5，117.6117.6341玻璃中?？ㄖ悄苷{溫分子有明顯的溫度調節(jié)作用2海卡智能調溫分子在相同條件下，?？ㄌ柲苷{溫空調玻璃的升溫速率和降溫速率都低于中空玻璃和普通平板玻璃。 智能調溫分子玻璃溫度變化小是利用了?？ㄔ谙嘧冞^程中吸收大量熱量溫度基本保持不變特性智能調溫分子玻璃溫度變化小是利用了?？ㄔ谙嘧冞^程中吸收大量熱量溫度基本保持不變特性實驗結論實驗結論35 太陽能建筑是所有建筑師的夢想。?？ㄖ悄苷{溫分子太陽能建筑是所有建筑師的夢想。海卡智能調溫分子的應用，讓老百姓窗戶成為新型太陽能建筑集熱系統(tǒng)成為的應用，讓老百姓窗戶成為新型太陽能建筑集熱系統(tǒng)成為可能。可能。 目前的太陽能建筑

22、集熱還都停留在太陽能熱水目前的太陽能建筑集熱還都停留在太陽能熱水器體系中，由于能效比低，占地面積大，成本高且在北方器體系中，由于能效比低，占地面積大，成本高且在北方冬季無法使用，即便用于洗浴也需要用電能（或其他能源冬季無法使用，即便用于洗浴也需要用電能（或其他能源加熱）達不到預期目標加熱）達不到預期目標 太陽能大容量貯存是我們研究重點，太陽能建太陽能大容量貯存是我們研究重點，太陽能建筑集熱系統(tǒng)是世界性難題，?？ㄖ悄苷{溫分子讓建筑師將筑集熱系統(tǒng)是世界性難題，?？ㄖ悄苷{溫分子讓建筑師將太陽能和大自然引入建筑室內環(huán)境成為可能，真正意義上太陽能和大自然引入建筑室內環(huán)境成為可能，真正意義上實現了太陽能與

23、建筑一體化，海卡?？ㄖ悄苷{溫分子屬國實現了太陽能與建筑一體化，海卡?？ㄖ悄苷{溫分子屬國際領先技術。際領先技術。 應用應用36應用應用 門窗的能耗是建筑節(jié)能最薄弱環(huán)節(jié)。窗戶熱損失約占門窗的能耗是建筑節(jié)能最薄弱環(huán)節(jié)。窗戶熱損失約占建筑墻體的建筑墻體的4141；玻璃幕墻熱損失占建筑墻體的；玻璃幕墻熱損失占建筑墻體的9595；海；?？ㄖ悄苷{溫分子儲存器窗技術使建筑室內溫度合理平衡，卡智能調溫分子儲存器窗技術使建筑室內溫度合理平衡，從根本上降低能耗。從根本上降低能耗。37 太陽能建筑防熱御寒來自太陽能，房屋各種部件具有雙重功能，窗戶在普通房間是采光部件，在太陽房中兼有集熱平衡溫度作用；墻體、地面在太陽房

24、中也同樣兼有蓄熱平衡溫度作用。應用配套38?？ㄖ悄苷{溫分子加入現有的建筑材料中，包括保溫砌塊、砂漿、膩子和石膏板等，在白天吸收熱量、夜晚釋放熱量。?？ㄖ悄苷{溫空調玻璃特性，太陽的輻射熱透過玻璃被?？ㄎ?，?？ㄝ椛涞臒岵粫ㄟ^玻璃反射到外面。 屋頂集熱主要 用于夏季降溫，地面集熱主要用于冬季儲存太陽能供暖。窗技術墻技術屋頂地面應用配套39智能調溫分子蓄熱電加熱地板智能調溫分子蓄熱電加熱地板 利用相變材料儲存夜間廉價電熱，白天放出給房間供暖。相變材料蓄熱能力強，蓄放熱過程近似等溫過程。應用配套40特點特點1. 地板采暖主要利用地面輻射，人可同時感受到輻 射和對流加熱的雙重效應，更加舒適；2. 在大

25、跨度空間中容易布置，運行管理簡單；3. 運行費用低于無蓄熱電熱供暖方式，在實行峰谷電價的地區(qū)，利用低谷廉價電運行，可大大降低電采暖的電費開支，并緩解電網峰谷差；4. 相變過程中無泄漏，安全可靠。41國外節(jié)能住宅的發(fā)展國外節(jié)能住宅的發(fā)展l英國政府1986年開始節(jié)能型住宅比傳統(tǒng)住宅在能量消耗上的花銷要減少75。l美國的住宅幾乎全部為三層以下。法律中有明確規(guī)定，若要蓋三層以上的住宅，要經過非常繁雜的審批手續(xù)。l由于住房是美國家庭的重要組成部分，而且又是采取分戶供暖措施，所以房屋本身的節(jié)能水平是一個非常重要的指標。l在美國，住宅的建造交工不需要政府驗收，房屋承建商自檢質量和節(jié)能驗收很重要，房屋質量和節(jié)

26、能指標主要依靠承建商對信譽的高度負責和重視來保障。42效益分析效益分析 231免費的自然冷熱源改免費的自然冷熱源改善建筑生活環(huán)境是建善建筑生活環(huán)境是建筑的最高境界，太陽筑的最高境界，太陽能是一種最自然的清能是一種最自然的清潔可再生能源，在所潔可再生能源，在所有的可再生能源中，有的可再生能源中，太陽能分布最廣，獲太陽能分布最廣，獲取最容易。取最容易。集熱元素的實用價值集熱元素的實用價值在于就像太空衣、太在于就像太空衣、太空艙一樣作用在建筑空艙一樣作用在建筑物窗戶上，不需要增物窗戶上，不需要增加任何外圍設備（如加任何外圍設備（如傳統(tǒng)的太陽能熱水器傳統(tǒng)的太陽能熱水器等），建筑窗戶實現等），建筑窗戶實

27、現了采光、集熱供暖和了采光、集熱供暖和建筑裝飾三位一體建筑裝飾三位一體?？ù笕萘俊㈤L時間海卡大容量、長時間地貯存太陽能，在太地貯存太陽能，在太陽能不足時釋放出大陽能不足時釋放出大量熱量以滿足生活用量熱量以滿足生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應的能連續(xù)和穩(wěn)定供應的需要。告別太陽能熱需要。告別太陽能熱水器有利于抗震抗風，水器有利于抗震抗風，使用簡單低碳節(jié)能等使用簡單低碳節(jié)能等技術優(yōu)勢和為用戶節(jié)技術優(yōu)勢和為用戶節(jié)省費用經濟優(yōu)勢得到省費用經濟優(yōu)勢得到客戶重視?？蛻糁匾?。43l太陽能建筑改變人們生活方式l城市溫度降低10l避免空調病l減少空氣污染沒有熱排放 良性循環(huán)少用空調 擺脫空調夏季利用涼爽的空氣供冷冬季充分利用太陽能供暖染染展展 望望44紡織工業(yè)篇45 海卡添加到植物原料提取的纖維中賦予所有紡織品智能溫度調節(jié)功能，當環(huán)境溫度高于生理零度1吸收熱量，當環(huán)境溫度低于生理零度時釋放潛熱2。1生理零度：就溫度而言，使人既不感到熱，又不覺得冷的溫度稱為“生理零度”。生理零度是人感覺最舒適的溫度，不同的人會有不同的生理零度。2 1757