建筑节能工程中相变材料应用研究

　　摘  要：　可持续发展战略要求建筑在建设过程中要有节能设计, 相变材料的发展恰好满足了建筑的节能要求。本文主要对相变材料进行介绍和对其运用形式的分析, 在此基础上, 提出相变材料在建筑节能应用中的存在问题, 旨在能够让更多的人重视起存在的问题, 让相变材料在建筑节能中有更好的发展。

　　关键词：　相变材料; 建筑节能; 应用;
 

　　Abstract：　The sustainable development strategy requires energy conservation design in the process of building construction. The development of phase change materials just meets the requirements of building energy conservation. This paper mainly introduces the phase change material and analyzes its application form. On this basis, it puts forward the existing problems of phase change materials in the application of building energy saving, which aims to make more people pay more attention to the existing problems and make the phase change materials develop better in building energy conservation.

　　Keyword：　Phase change materials; Building energy conservation; Application;

　　随着我国经济的发展, 人均GDP不断上升, 人们对生活的要求更好, 对生活条件要求更加苛刻。此时, 节能、环保、低碳已经成为社会发展的主旋律。相变材料是一种拥有储能功能的材料, 它能够在特定的温度范围内使物质发生相变, 在相变过程中吸收或是放出大量的热量, 因此, 能够用来储存能量。

　　1、 变相材料

　　变相材料又称变相储能材料 (PCMs) , 它的储能在于, 当温度高于相变点时, 吸收热量发生变化, 形成了热能的储备。当温度低于相变点时, 相变储能材料可以释放热量发生逆相变。相变储能材料最大的特点就是其储能功能非常强大, 在相变过程中自身的温度几乎保持不便, 又能大量潜热 (吸收或是释放能量) , 更近一步的同步了供能时间和速度。储能材料对室温的强大控制, 符合了建筑节能的要求, 适用于建筑保温领域[1]。

　　相变材料根据不同的分类方法可以分为多种, 按照相态变化可以分为气固、气液、固液、固固相变材料。虽然气固和气液相变材料的潜热能要大于其他两种, 但是其在潜热是会有气体产生, 改变了材料的体力, 不利于处理。以此, 在实际的建筑节能使用中, 使用较多的是固液相变材料和固固相变材料。

　　2、 相变材料在建筑节能中的运用

　　2.1、 相变材料在围护结构中的应用

　　建筑的围护结构是建筑内外之间的隔绝, 如何做到建筑外环境不影响建筑内的温度, 并且做到节能, 是建筑节能设计师一直在深入探究的问题[2]。在建筑的围墙当中加入变相材料, 可以通过其储能功能来维持室内温度的稳定, 让室温处于让人舒适的状态, 同时降低了能量的损耗。由于变相材料在建筑节能中发挥强大的作用, 国外很多专家都在致力于建筑围护结构节能的变相材料研究。第一个变相性质的板墙就是Kedl等人利用十八烷石蜡侵入墙板来研究而成。除此之外, 还有人通过傅里叶红外光谱扫描了无机物变相材料的结构, 证实了其稳定性, 同时使用DSE测试出储能能力。在社会的不断发展进步之下, 变相材料在建筑节能墙体的嵌入技术越来越先进, 国外专家研究出了透明式的外墙, 拥有蓄放热功能的同时, 可以利用太阳辐射, 提升蓄放热的效率;还有专家选用的混合物质的的变相材料, 通过直接混合法制备出了比普通外墙蓄放热能力强10倍的墙体[3]。

　　2.2、 变相材料在新型砂浆中的应用

　　砂浆的保温性能也是建筑节能的一个体现, 在建筑领域中, 通常用水泥、膨胀珍珠岩等轻质多孔无机材料、聚合物制成保温抹面砂浆, 其拥有良好的保温性能并且安全稳定, 造价低廉。国内专家使用十八蜡作为变相材料, 采用膨胀珍珠岩定型, 制成的保温砂浆各项性能均达到标准, 在建筑节能施工中, 可以大批量使用。在市场上, 我们还会简单保温干粉砂浆, 它是以乳化法制备, 变相石蜡为变相材料, 膨胀珍珠岩定型配制而成, 有着大蓄热、小导热系数等特点。

　　3、 变相材料在建筑节能中存在的问题

　　变相材料的突出储能功能, 让建筑节能能够更加有效的落实, 建筑结构也更加稳定, 符合了建筑领域的可持续性发展又不失其美观和舒适。目前, 国内外很多专家对变相材料的研究大部分都集中在有机变相材料上。对于变相材料的研究和发展还是存在一些问题, 下文将具体分析目前存在的问题。

　　3.1、 变相材料的制备方法还不成熟

　　目前, 变相材料在建筑节能中的制备方法通常有直接深入或是混入、微胶囊等等, 微胶囊法相对来说技术要求比较高, 随之而来的是成本上升, 最重要的是其添加到建筑材料中, 容易引起材料力学性质发生改变, 使得材料失去了本身的价值。直接深入法, 在操作的过程中, 容易产生渗漏, 造成损失;直接混入法是将变相材料直接混入建筑材料中, 是一种长期性存在的材料, 会影响材料本身的一个耐久性能。目前使用的方法都存在一些问题有待研究改善, 还需要进一步成熟化变相材料的制备。

　　3.2、 变相材料的评价标准还不确定

　　变相材料的起步比较晚, 发展时间也不够长, 没有一个具体合理的运用形式也没有形成一套可以参照的标准制度。由于没有具体的评价标准, 让变相材料的发展没有了具体阶段的目标和策略, 对于室内变相材料导热分析, 还需要建设实验室进行进一步研究。

　　4、 变相材料的未来发展方向

　　变相材料已经成为了建筑节能的重点课题, 经过上文对变相材料运用和不足之处的分析, 我认为在未来变相材料在建筑领域中的发展可以从以下四点内容来进行: (1) 不局限于有机变相材料, 开发更多的种类的变相材料, 在稳定性、耐久性、经济性等方面上不断强化。 (2) 改变变相材料在建筑材料中的制备方式, 制备出性能稳定的材料。 (3) 从一定程度上增强变相材料的力学性, 研究更稳定的变相建筑材料。 (4) 深入研究定型变相材料, 扩大定型变相材料的使用范围, 加快其发展。

　　5、 结束语

　　随着建筑领域中节能设计的大力推广, 更多的专家投入到建筑节能领域的研究中, 建筑节能率也在不断的提高。在不断的发展建设过程中, 单一的节能材料已经不满足建筑节能的需要。变相节能建筑材料成为了新一代的建筑节能技术, 但变相节能建筑材料的发展中还存在一些问题, 望各界同仁能够协作, 用我们的智慧去创造建筑节能的新时代。

　　参考文献：

　　[1]宋楠.相变蓄能技术应用综述[J].科技创业家, 2012 (8) .
　　[2]王海超.相变蓄热材料及其在低能耗建筑中的应用[J].建筑热能通风空调, 2008 (9) .
　　[3]冯国会, 曹广宇.夏季昼夜温差较大地区相变墙蓄冷可行性分析[J].沈阳建筑大学学报, 2005 (21) .