相变材料在建筑节能领域的应用研究

“ 十一 五 ” 划 中明 确提 出了要 发展 规
资源 节约性 社会 ， 以建筑 节能产 品 所 的开 发与 应 用 已成 为 当前 建筑 材 料
材料 ， 应用 已有较长 的历 史。 最初 是在 航 天技 术领 域应 用 ， 如 人造卫 星和 例
凝 固温 度时 ， 变材料 存 储的 能量 要 相
严格的条件 ， 通常需要 民用建筑节能达 到６ ％， ０ 传统的建筑 节能材料 只具有保
温 隔热 的效果 ， 很难满足节能 的需求 。
而 降低 能量 的 消耗 ， 远远 不能 满足 这
当前节能的要求 。 一方面 ， 目前用 的节
使 用 ， 如 自动 调 温 的运 动 服 、 雪 例 滑 服 、 套 、 装 、 褥 等 ； 到 后 来 就 手 服 被 再 是 应用 于节 能领域 ， 如用 于太 阳能 例 储存 、 废余 热回收 、 建筑物 的控温储能 等 。 变材 料在 建筑节 能 的应用研 究 相
法 满 足 人 们 对环 境 温 度 舒 适 度 的要 求； 另一方 面 ， 传统 的节能建材保 温效 果有 限 ， 无法 从根本上 防治 能量流失 。
பைடு நூலகம்
新增 建筑２ 亿ｍ： ０ 左右 ， 目前我 国建筑
相关能耗 占全社会能耗４ ．％， 中包 ６７ 其
因 此相 变 材料 （ Ｐｈａｓ ｃｈａ ｅ ｎｇｅ Ｍａ ｅ ｉｌＰＣＭ） ｔｒａ ， 作为 一种 新 型 的功 能 材料在建筑节 能领域被 人们逐渐认
物， 主要 特性 如下表 １ 。 ～３
而维持 环境 中的温度 不变 ， 形成 的这
个温度平 台正好是相变材 料的相变 温
及液 一气相 变 ４ 。 类 由于 后 ２ 种相 变方 式在相变 过程 中伴 随有 大量气体 的存 在， 使材 料体 积变 化较 大 ， 因此 ， 尽管 它们 有很 大 的相 变 焓 ， 但在 实 际应 用 中很 少 被选 用 ， 固一固相变 储 热 材 而 料主 要是通 过晶体 有序一无序 结构 转 变进行 可逆 的吸 、 热 ； 放 固一液相变 储
能 料 究 术 让 产 亿 域 了 量 作并 徉 著 绩 表 文ｏ篇中中 发专 ｌ 材 研 转 及 业 领 誊 显 成 论 ｊ尊 臻 翻 ’ ’ 技 ＇ 。 发 余＇ ｌ
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热材料 主要 是通过 固一液相 变进行 可
度。 其优 点有 两个 ： １ 相 变材 料 比普 （） 通材料 有较 高 的储能 功能 （ 也叫储 能 密度 ）它可 以在温度高时将 热量 吸收 ，
存储 ， 温度低时将 热量 释放 。 样可 在 这 以 防止能量 流失 ， 大大 节约 用于取 暖 和制 冷 的 电耗 ； ２） 过使 用 相变 材 （ 通 料可 以控 制室 内温度 ， 高 室 内的温 提 度 舒适 度 。 因此 ， 机理 上 来 分析 ， 变 材 从 相
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相变材料在建筑节能领域 的应 用研 究
◇ 陈庆 曾军堂 杨欣 宇 成都新柯 力化工科技有限公 司
目前国家对建筑节能提 出了较为 领 域 的热点 问题 之一 。 传统 的建 筑节 能材料主要 采用对 内外墙保 温隔热从 宇 宙飞船 的控 温材料 、 自动恒 温 的宇 航 服等 ； 来在 服装保 温领 域大 面积 后
散 发 到环境 中去 ， 行 从液态 到 固态 进 的逆转变 ； 在这两种相变 过程 中， 所储
较大相 变 潜热 ， 而后再 考虑 各 种影 响 研 究 和应 用的综 合性 因素 。
料 和复 合相 变材 料３ 。 中， 类 其 无机 类 相 变材 料主 要有结 晶水 合盐 类 、 融 熔
始 于 ｌ８ 年 ， ９ ２ 由美国能 源部太 阳能 公 司 发起 。 过２ 多年 的发展 ， 经 ０ 相变材 料
因此开 发新 型的建筑节能产 品成为研
究 的热点 。 根据 国家对建筑 节能据 统 计 ， 国现有建筑４ ０Ｌ ， 我 ３ ４ ｍ 另外每年
能建材 虽 然有很 好 的保温 效果 ， 但无
采暧能耗为发达国家新建建筑的３ 倍
以上 ， 过 所有 发 达 国家 的总 和 ， 超 已 成为 世界第 二大 能源消耗 国 。 国家在
识 并开 始重 视 。
一
、
相 变 材 料 的 发 展
相 变材料作 为一种新型 的功能性
料 就产 生从 固态到 液态 的转 变 ， 熔化
的过程 中， 相变 材料 吸收 并储存 大量 的潜热 ； 当外界 温度 降低 到相变 材料
ｎ ｉｈ ｓｇｌ ｌｌ ｔ
透 钡
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。副书 白９起事物； 耪和保 材研 年 生；淀塑及筑囊 ≥ 秘长 ｌ年从生降 料环及 料；； 物解粉料建节 。 ９ ２ 解分 高子 建 发硒 在 降 筑 已
括建 筑的 能耗 （ 建造 能耗 、 活能耗 、 生 采 暖 空调 等 ） ３ ％。 位 建筑 面积 约 ０ 单
控 温节 能 的特点 已得 到普遍 认 同。 相 变材料 的工作 机理如 下 ： 以 固一液相 变 材料 为例 ， 当外 界温 度 升 高 达到 相变 材料熔 化温 度时 ， 变材 相
存或释 放 的能量 称为 相变潜 热 。 变 相
材料通 过可 逆 的不断 吸热和 放 热 ， 从
２． 选择 范 围
根据 相变 形 式 ， 相变 过程 又 分为 固一固相 变 、 固一液 相变 、 固一气 相变
盐类 、 属 或 合 金 类 等 ； 机 （ 分 金 有 高 子） 类相 变 材 料 主要 包 括 石蜡 、 肪 脂 酸、 醇类 和高分子聚合物 ； 复合相变材 料 是通过相变 材料和其他 载体复合而 成的一 类新 材料 。 目前 能够用 于建筑 的低 温相变 材料 主要 集 中在 烷烃 、 石 蜡、 酯类 、 多元 醇类 、 分高 分子 聚合 部