相变建筑节能材料的应用研究与进展
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
相变材料在节能建筑中的应用前景探讨
相变材料在节能建筑中的应用前景探讨近年来，随着人们对环境保护和可持续发展的重视，节能建筑逐渐成为建筑领域的热门话题。
而相变材料作为一种新兴的节能技术，其在节能建筑中的应用前景备受关注。
本文将探讨相变材料在节能建筑中的应用前景，并分析其优势和挑战。
首先，我们来了解一下什么是相变材料。
相变材料是指在特定温度范围内会发生相变（从固态到液态或从液态到固态）的物质。
相变过程中，物质会吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和释放。
这一特性使得相变材料在节能建筑中具有广阔的应用前景。
在节能建筑中，相变材料可以应用于墙体、屋顶、地板等部位，以实现室内温度的调节。
当室内温度升高时，相变材料吸收热量并发生相变，从而起到降温的效果；当室内温度下降时，相变材料释放储存的热量，起到保温的作用。
相比传统的保温材料，相变材料具有更高的储热能力和更好的调温效果，能够有效地减少室内温度的波动，提高室内舒适度。
此外，相变材料还可以应用于太阳能热水器、空调系统等设备中，实现能源的高效利用。
相变材料可以用于储能装置，将太阳能转化为热能并储存起来，以供后续使用。
在空调系统中，相变材料可以用于储存和释放热量，减少能源的消耗。
这些应用不仅可以提高能源利用效率，还可以降低能源消耗对环境造成的影响，符合可持续发展的理念。
然而，相变材料在节能建筑中的应用还面临着一些挑战。
首先是成本问题。
目前，相变材料的制造成本较高，使得其在市场上的价格相对较高，限制了其大规模应用。
其次是材料的稳定性和耐久性问题。
相变材料需要经历多次相变过程，因此需要具备较好的稳定性和耐久性，以保证长期的使用效果。
此外，相变材料的选择和设计也需要根据具体的建筑环境和需求进行调整，增加了应用的复杂性。
针对这些挑战，我们可以通过技术创新和产业发展来推动相变材料在节能建筑中的应用。
首先，可以加大对相变材料研发的投入，提高其制造工艺和成本效益，降低市场价格。
其次，可以加强对相变材料的稳定性和耐久性研究，提高其使用寿命和性能稳定性。
相变材料的研究进展与应用前景
相变材料的研究进展与应用前景随着科技进步的不断推进，新型材料的研发也日渐繁荣。
其中，相变材料是一类备受关注的新型材料之一。
它不仅可以应用于传统的储能、智能控制等领域，也有着广泛的应用前景，如扩展人工智能、生物医学等领域。
本文就相变材料的研究进展与应用前景进行探讨。
一、相变材料的基础概念及种类相变是指物质在特定条件下，由于温度、压力等因素的改变而发生转变的过程。
相变材料是指在相变过程中可以实现储存或释放大量热量的材料。
它可以分为常规相变材料和非常规相变材料两种类型。
常规相变材料主要包括金属合金、陶瓷材料、聚合物等。
其中，金属合金是一类重要的相变材料，如镁钛合金、铱锑合金等。
这些材料的相变温度往往较高，且相变过程比较缓慢，一般应用于高温储能领域。
而陶瓷材料相变速度较快，可以应用于智能控制、电子设备等领域。
聚合物材料因具有较好的机械韧性和韧性，能够应用于制备柔性电子器件等。
非常规相变材料则包括盐类水合物、荧光气囊等。
例如，盐类水合物可以在4℃左右发生相变，可以应用于冷链物流、生物医学等领域。
二、相变材料的研究进展近年来，相变材料在研究领域中得到了广泛关注。
其重要原因在于相变材料具有独特的物理和化学特性。
首先，相变材料可以实现大幅度的热量储存。
以金属合金为例，铱锑合金的相变焓比普通材料高出数倍，可以实现高效的热量储存。
其次，相变材料的相变温度可以通过合金元素添加、微纳米结构等方法调控。
例如，一些纳米结构相变材料具有独特的量子效应，可以使相变温度降低到室温范围内。
此外，相变材料应用于制备智能材料时，可以基于其相变特性制备出多功能材料。
从应用层面上来看，相变材料具有广泛的应用前景。
例如，相变储存技术可以应用于太阳能、风能等可再生能源的储存，可以有效减少能源浪费。
相变材料的智能控制特性则可以应用于智能家居、智能建筑等领域。
此外，数量庞大的相变材料库也为开发人工智能提供了无限可能。
如：利用相变材料控制机器人的运动，减少其能量消耗和热损失，从而实现人工智能更高效、更智能、更可靠的操作。
建筑节能中相变材料的运用探究
建筑节能中相变材料的运用探究相变储热技术利用物质相变潜热对能量进行科学贮存和利用，是理想的建筑节能方法，下面是搜集的一篇相关论文范文，欢迎阅读参考。
引言随着人类生活水平的不断提高，建筑能源消费增长迅速。
以发展中国家为例，其建筑能源消费增量极为惊人，早就超过发达国家能源总消费量的20%[1].建筑节能已经成为能源安全与可持续发展战略的重要环节，是当今活跃的研究方向之一[2,3].相变储热技术利用物质相变潜热对能量进行科学贮存和利用，不仅能解决和缓解能量在时间、空间、强度及地点上转换和供需的不匹配，既方便高效利用能源又利于节能减排，而且还具有温控系统装置简单、维修管理方便和性价比高等优点，是理想的建筑节能方法[4-7].凡物理性质会随温度变化而改变，并能提供潜热的物质，均是相变储热材料，简称为相变材料(Phase change materials,PCM).PCM是相变储热技术的核心物质，其性价比关系该技术的应用前景。
因此，研究高性价比的PCM,往往是开发相变储热技术的关键。
已有诸多文献详尽报道了PCM的研究进展[4-11],然而，只有少数文献扼要介绍PCM的建筑节能应用[12,13].本文将系统介绍相变材料及其在建筑节能中的应用研究进展。
1、PCM的分类与选择1.1 PCM的分类按化学成分，PCM可分为无机、有机和复合型3类;按相变形式，常分为固-液、固-固、液-气和固-气型4类;按相变温度，又可分为低温、中温和高温型3类;按储热方式，还可分为显热、潜热及反应储热型3类[9].以下按化学分类法介绍PCM.1.1.1无机PCM无机PCM主要有水合无机盐、无机盐、熔盐和金属合金。
水合无机盐可用AB·nH2O通式表示，在相变时会脱水，并转化成含水更少的盐，其相变温度一般低于100℃,适用作低温PCM,主要有碱金属、碱土金属的水合卤化物、氯酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐和醋酸盐等，其中，以CaCl2·6H2O的性价比为最高，应用最广[14].不一致熔融是此类PCM的通病，表现为释放的水不足以完全溶解相变过程所形成的盐，易产生密度差、相分离和沉淀等不利应用的负面问题，通常需加入胶凝剂或增稠剂加以解决。
相变保温建筑材料研究和应用进展
相变保温建筑材料研究和应用进展随着全球对能源效率和可持续发展的日益，相变保温建筑材料（CWBM）成为了研究热点。
这种材料在储能和调节温度方面具有显著优势，为建筑节能提供了新的解决方案。
本文将探讨相变保温建筑材料的研究进展及其在各个领域的应用实例，并展望未来的发展趋势。
相变保温建筑材料是一种利用物质相变过程中吸收或释放大量热量的原理来调节建筑内部温度的材料。
在相变过程中，材料从固态转变为液态或从液态转变为固态，伴随着热量的吸收或释放。
这种材料的出现，可以有效解决传统保温材料导热系数高、储能能力差的问题。
近年来，相变保温建筑材料的研究取得了显著进展。
从材料种类来看，主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。
无机相变材料具有高储能密度、良好的热稳定性，但成本较高；有机相变材料成本较低、可塑性好，但储能密度和热稳定性较差。
针对不同材料的优缺点，研究者们正在开发高效、低成本的复合相变材料。
目前相变保温建筑材料的研究仍存在一些挑战，如相变温度范围窄、相变储能密度低、成本过高等。
为解决这些问题，未来的研究将更加注重纳米技术、先进复合材料等新型技术的引入，以改善相变保温建筑材料的性能。
相变保温建筑材料在建筑节能领域具有广泛的应用前景。
例如，在住宅和办公楼中，采用相变保温建筑材料可以显著提高建筑物的热效率，降低能源消耗。
这种材料还可以应用于城市综合体、工业建筑等领域。
在特定的领域，如数据中心、冷链物流等，相变保温建筑材料能够为能源管理和温度调控提供有效帮助。
总体来看，相变保温建筑材料的研究和应用前景广阔。
随着技术的不断进步和研究的深入，这种材料在建筑节能、可再生能源利用等领域的应用将更加成熟。
未来的研究将更加注重提高相变保温建筑材料的性能和降低成本，推动其在更广泛领域的普及和应用。
需要加强跨学科合作，促进相变保温建筑材料在产学研用方面的协同创新，为实现绿色建筑和可持续发展做出贡献。
随着能源短缺和环境污染问题的日益严重，可再生能源和节能技术的开发利用逐渐成为全球的焦点。
相变材料的研究进展及其在建筑领域的应用综述
相变材料的研究进展及其在建筑领域的应用综述内容提示：相变材料是相变物质与传统建筑材料复合而成的一种新型储能建筑材料,本文对相变材料的概念、相变材料的分类、相变材料的筛选和改进、相变材料的制备方法以及封装方法进行了阐述,同时论述了相变材料在建筑领域的应用,并提出了相变材料应用于建筑领域的发展方向。
延伸阅读：建筑材料建筑节能相变材料能源是人类社会生存和发展的血液,在电力供电引起的能源和环境危机越来越被人们关注的情况下,如何开发出新的绿色能源以及提高能源的利用率显得越发重要。
（参考《》）现阶段,人们关心比较多的新能源是太阳能,但是太阳能利用和废热回收存在时间和空间上的不匹配的问题。
相变储能材料可以从环境中吸收能量和向环境释放能量,较好地解决了能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,有效地提高了能量的利用率。
同时相变储能材料在相变过程中温度基本上保持恒定,能够用于调控周围环境的温度,并且能重复使用[1]。
相变储能材料的这些特性使得其在电力移峰填谷、工业与民用建筑和空调的节能、纺织品以及军事等领域有着广泛的应用前景。
1相变材料的研究进展1middot;1相变材料的分类相变材料是可将一定形式的能量在高于其相变温度时储存起来,而在低于其相变温度时释放出来加以利用的储能材料。
它主要由主储热剂、相变点调整剂、防过热剂、防相分离剂、相变促进剂等组分组成[2]。
相变材料种类很多,从所储能量的特点看,分为储热材料和储冷材料两类[2]。
从储能材料储能的方式看,可分为显热储能、潜热储能和化学反应储能3类[3]。
其中,潜热储能是利用相变材料的相变潜热来储热,储能密度大,储热装置简单、体积小,而且储热过程中储热材料近似恒温,可以较容易地实现室温的定温控制,特别适用于建筑保温节能领域[4]。
从蓄热的温度范围看,可分为高温、中温和低温3类。
高温相变材料主要是一些熔融盐、金属合金;中温相变材料主要是一些水合盐、有机物和高分子材料;低温相变材料主要是冰和水凝胶[5]。
相变储能材料在建筑节能领域的研究进展
相变储能材料在建筑节能领域中的应用已经取得了显著的进展，未来发展的 趋势和挑战主要包括以下几个方面：
1、进一步研究和开发新型的相变储能材料，以提高其能量密度、循环寿命 和稳定性等性能指标；
2、加强相变储能材料在可再生能源领域中的应用研究，如太阳能、地热能 等；
3、推动相变储能材料的生产和使用标准化、规模化，降低生产成本，提高 经济效益；
1、有机PCM：有机PCM具有较高的储能密度和良好的热稳定性，是目前研究 最为广泛的相变储能材料之一。其中，脂肪酸类、醇类和酯类是最常见的有机 PCM。
2、无机PCM：无机PCM具有较高的导热系数和较长的使用寿命，但是其储能 密度较低。常见的无机PCM包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等。
3、复合PCM：复合PCM是将有机PCM和无机PCM结合在一起的一种新型相变储 能材料，具有较高的储能密度和导热系数，同时使用寿命也较长。
4、加强国际合作与交流，共同应对全球能源危机和环境污染问题，推进建 筑节能领域的发展。
参考内容三
基本内容
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，建筑节能已成为当今社会的 焦点。相变建筑材料作为一种具有潜力的节能材料，在建筑节能领域具有广泛的 应用前景。本次演示将对相变建筑材料在建筑节能领域的应用进行研究，探讨其 工作原理、技术实现及发展趋势。
相变储能材料在建筑节能领域中的应用场景主要包括建筑采暖和建筑制冷两 个方面。在建筑采暖方面，相变储能材料可以应用于地板采暖、墙体外保温等方 面，提高室内热舒适度，并降低能源消耗。在建筑制冷方面，相变储能材料可以 应用于空调系统和冷冻冷藏等领域，实现能量的合理利用和储存，达到节能减排 的目的。
相变储能材料的制备关键技术包括原材料的选择、制备工艺和性能控制等方 面。首先，原材料的选择是相变储能材料制备的关键环节，其选择应当考虑到材 料的相变温度、比热容、导热系数等参数，以及材料的环保性和经济性等因素。 其次，制备工艺也是相变储能材料制备的关键技术之一，包括熔融共混法、溶液 法、乳化法等。最后，性能控制方面，需要通过对原材料和制备工艺进行严格控 制，以获得具有优良性能的相变储能材料。
近零能耗建筑中相变建筑材料的研究进展
近零能耗建筑中相变建筑材料的研究进展发布时间：2023-05-15T07:15:01.058Z 来源：《福光技术》2023年6期作者：尹洪平[导读] 从80年代开始，相变材料就被用于建材领域。
近年来，相变储能与相应建材（如：石膏板）的有机结合，极大地改善了建筑物的蓄热性能。
早在上个世纪80年代，人们就已经开始了对无机盐、有机盐等相变物质的筛选工作。
前期的研究主要集中在Na2SO4?10H2O和CaCl2?6H2O这两种无机水合物上，虽然它们的熔点合适，潜热大，价格低廉，但却有“过冷”，“析出”，腐蚀，吸湿等缺点，因此被排除在外。
身份证号：2207241****02014258摘要：近年来，相变储能技术的发展与应用备受关注。
相变材料拥有物相变化特性，在物相变化的过程中可以吸热或者放热，从而实现能量储存或者释放的效果。
将 PMs与传统建筑材料通过某种工艺方法进行复合，可获得既具有传统建材的优势又具有相变材料的优势的新型储能建筑材料。
在蓄热能力相同的情况下，相变建材的体积比常规建材要小得多。
此外，相变储能材料对温度更加敏感，可随室内温度的变化而实现储能和释能，极大地提升了室内的舒适性。
相变建材在我国才刚刚开始使用，其市场潜力巨大。
据有关专家介绍，相变建材在住宅建设中的应用，可以节省50%的能源用于采暖或制冷。
关键词：相变建筑材料；发展现状；应用近零能耗建筑是采用被动式建筑设计和主动式节能技术，以最低的能源设备功耗获得舒适室内环境的建筑。
相变建筑材料的使用可以提高建筑围护结构的热惰性，减少室内温度的波动，降低供暖，空调设备的容量，同时能与太阳能，空气能等可再生能源相结合，本文来探讨一下相变建筑材料的进展。
一、相变建筑材料的发展现状从80年代开始，相变材料就被用于建材领域。
近年来，相变储能与相应建材（如：石膏板）的有机结合，极大地改善了建筑物的蓄热性能。
早在上个世纪80年代，人们就已经开始了对无机盐、有机盐等相变物质的筛选工作。
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第23卷第1期2005年1月北京工商大学学报(自然科学版)Journal of Beijing Techno logy and Business U niversity (N atural Science Editi on )V o l 123N o 11Jan .2005 文章编号:167121513(2005)0120005204相变建筑节能材料的应用研究与进展王岐东1, 董黎明1, 代一心2, 刘俊女1(11北京工商大学化学与环境工程学院,北京 100037;21轻工业人才交流培训中心,北京 100833)摘 要:相变储热技术是利用低品位能源,实现建筑节能的重要途径Ζ就近年来国内外适合于建筑用相变材料的选择,相变材料与普通建筑材料的结合技术及其储能性能进行了对比与分析,提出了本领域主要研究内容Ζ关键词:相变材料;建筑材料;节能;调温中图分类号:TU 83116 文献标识码:A 收稿日期:20040811基金项目:北京市教育委员会科技发展计划项目(02KJ 035)作者简介:王歧东(1964-),山东莱州人,副教授,主要从事相变材料方面的研究Ζ 近年来随着中国经济的快速发展,电力的需求加大,由发电引起的能源和环境危机引起人们的关注,节能技术也因此得到了更多的应用Λ热能存储技术可以缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾,平衡建筑物的供暖与空调负荷,是建筑节能的一项重要措施Λ应用热能存储技术,不仅可以缩小冷热源的规模,节约初投资,而且,由于电网负荷峰谷电价分计制的实行,应用热能存储技术还可以降低供暖、空调系统的运行费用Λ另外,热能存储技术也是在建筑物的供暖、空调系统中有效存储、利用太阳能等低成本清洁能源的重要途径,有利于环保、节能Λ太阳能的应用需要有效的热能存储Λ而相变材料(p hase change m aterial ,PC M )发生相变时所需要吸收和释放的大量相变潜热正好满足了这种需求ΛCaC l 2・6H 2O 的相变潜热为193J g 远远大于建筑混凝土110J(g ・K )的显热Λ显然,含有相变材料的建筑材料与存储相同热量的普通建筑材料相比体积要大大减小Λ相变潜热储能的另一个优点在于其能量的存储和释放发生在非常窄的温度波动范围,应用到建筑材料中将会大大提高居住环境的舒适度[1]Λ1 适合建筑用的相变材料依据相变前后的物态,可以将相变材料分成固2液类相变材料、固2固类相变材料、固2气类相变材料及液2气类相变材料等几种Λ其中,固2气类相变材料及液2气类相变材料在相变过程中有大量气体存在,材料体积变化较大,在建筑节能领域难以应用Λ目前,关于固一固类相变材料的研究和应用工作才刚刚开始,它们的分子结晶态及能量的转变过程机理还有待进一步探明,其热性能、机械性能、化学稳定性也有待进一步提高Λ目前研究与应用最多的仍然是固2液类相变材料ΛPC M 应用于建筑材料的热能存储始于1980年,随着PC M 与石膏板、灰泥板、混凝土及其它建筑材料的结合,热能存贮已能被应用到建筑结构的轻质材料中Λ早期的研究主要集中于便宜易得的无机水合盐上,但由于其严重的过冷与析出问题,相变建筑材料循环使用后储能大大降低和相变温度范围波动很大Λ尽管在解决过冷和析出方面取得了一定进展,但仍然大大限制了其在建筑材料领域的实际应用Λ为了避免无机相变材料的上述问题,人们又将研究重点集中到了低挥发性的无水有机物,如:聚乙二醇,脂肪酸和石蜡衍生物等Λ尽管它们的价格高于普通水合盐且单位热存储能力低,但其稳定的物理化学性能,良好的热行为和可调的相变温度都使其有广阔的应用前景Λ张寅平[2]对目前国际上报道的相变材料进行了归纳总结,但理想的建筑储能材料须满足以下条件:51)相变温度接近人体的舒适度20～26℃;2)具有足够大的相变潜热和热传导性;3)相变时膨胀或收缩性要小;4)相变的可逆性要好;5)无毒性、无腐蚀性、无降解、无异味;6)制作原料廉价易得Λ表1为目前应用最多的建筑用相变材料[3～5]:表1 水合盐与有机相变材料相变材料熔点℃熔化焓(J・g-1)四水氟化钾(KF・4H2O)1815～191023110六水氯化钙(CaC l2・6H2O)291717110硬脂酸丁酯(CH3(CH2)16COO(CH2)3CH3)1810～231014010十二醇(CH3(CH2)11OH)1715～23131881893～95w t%+7～5%w t%硬脂酸甲酯2310～26151801049%硬脂酸丁酯+48%棕榈酸丁酯1710～211013810十八烷(CH3(CH2)16CH3)2215～261220511棕榈酸丙酯(CH3(CH2)12COOC3H7)1610～19101861045w t%癸酸+55%月桂酸1710～211014310国内对相变建筑材料的研究起步较晚,张寅平[6]研究了无水乙酸钠和尿素的共混物,其相变温度在28～31℃Λ同济大学[7]则主要以工业级的硬脂酸丁酯为相变材料进行建筑节能混凝土材料的研究Λ河南南阳石蜡精细化工厂研制出了相变温度在1715～2215℃和3215～3715℃的相变储能材料专用蜡Λ美国D ayton[8]大学则主要研究了从石油提炼副产品和聚乙烯生产中所得到的一系列线形烷烃,得到了适合建筑材料储能的相变材料,并认为在0～100℃的固液相变材料中,线形烷烃的性价比要优于其他任何目前已报导的相变材料系统ΛR udd[4]认为不同的季节依据人体舒适度的不同应使用不同相变温度的相变材料Λ如在需要空调制冷的夏季,房间的舒适度应选择在2212～2611℃;而在需要加热的寒冷冬季,房间的舒适度则应选择在1813～2212℃Λ同时也有文献认为,室内底部选择的相变材料温度应高于天花板顶部所选相变温度1～3℃,这样更能提高相变材料的使用效率Λ2 相变材料与建筑材料的结合211 相变材料与室内围护轻质材料的结合在过去的20年中,容器化的相变材料已经被市场应用到太阳能领域,但由于其在相变时与环境接触的面积太小,而使其能量传递并不是很有效Λ相反,室内墙板却给建筑物每一个区域的被动式传热提供了足够大的接触面积,从而引起了人们更多的重视ΛStovall[1]研究了将18烷石蜡浸入到墙板中,且发现直接浸入相变材料比在制作墙板过程中加入石蜡填充的小球更能有效地存储能量ΛSalyer和Sircar[8]从石油提炼中找到了适合用于相变材料的低成本的线性烷烃,将其包含于灰泥板中解决其相变时的膨胀和泄露问题Λ在普通石膏板制作过程的混合阶段将21%～22%的商品级硬脂酸丁脂直接混入其中,其物理机械性能与普通石膏板相当Λ能量存储与释放能力则提高了10倍Λ由于石膏板41%的体积均为气孔,这种孔状结构是PC M理想的载体[5]Λ建筑物的能量仿真技术帮助了人们评价应用相变节能建筑材料的效果ΛPei ppo[9]研究了包含不同量PC M的不同类型的墙体结构的热力学行为ΛA th ien itis[10]等则设计了一个用含PC M石膏板做内衬的室外全尺寸测试房Λ石膏板包含了25%(w t)的硬脂酸丁脂,得到了石膏板温度变化的非一维线性数值模拟,结果显示应用相变石膏板可以在白天降低室内最高温度4℃Λ文献[8]中研究了吸入30%(w t)的商品级18烷石蜡的墙板,对太阳辐射,环境温度及测试单元的内部温度进行了连续14天的监测Λ结果显示含有PC M制作的测试单元要比普通测试单元在晴天的最高温度低10℃ΛN eep er[11]研究了影响石膏板每日相变的3个主要参数:PC M的融化温度,融化发生的温度范围,单位面积墙板的储热能力Λ同时发现如果相变发生在一个温度范围则表明相变材料的储热能力在降低Λ相变建筑材料的节能经济性分析也被广泛研究,因为热能的存储可以降低高峰用电时的需求,减小加热和制冷系统的规模,利用电网的分时峰谷计价则可使用户降低费用ΛPei poo等研究了应用含相变材料的墙板来存储能量的可行性,应用相变围护结构,在美国威斯康星州麦迪逊市(北纬43°)的120 m2的房屋中,一年能节省15%的电力消耗,且发现每天最理想的热能存储发生在室内平均温度在相变温度的1～3℃以上Λ而在炎热的夏季,则能降低20%的空调电力消耗Λ212 相变材料与混凝土块的结合H aw es[12]等研究了不同类型混凝土块中多种PC M的储热性能,研究了混凝土碱度、温度、浸入时间与结合过程中PC M的溶解Λ通过改进后的PC M6北京工商大学学报(自然科学版)2005年1月 结合技术可以使含有PC M的混凝土块蓄热能力提高2倍Λ最有希望的PC M包容方法有:1)将PC M 吸入多孔材料;2)将PC M吸入超细的特殊二氧化硅材料中;3)将PC M渗入聚合载体中Λ有研究表明,将PC M与二氧化硅干粉或高密度聚乙烯结合后的相变材料放入中空的混凝土中将会大大提高热能存储Λ文献[5]中用“两步法”,即首先制作相变储能骨料,再采用相变储能骨料,用普通混凝土的制备技术配制了相变储能混凝土ΛL ee[13]等研究了将加热后的混凝土块浸入融化的PC M(硬脂酸丁酯和商品石蜡)中,吸收的质量比为(319%～816%)Λ而文献[3]中则应用同样的技术,利用多孔的混凝土吸收了近60%的N a2S2O3・5H2O,设法填满了大多数孔隙和毛细管空间,同时在热循环过程中改善了它的结构稳定性Λ213 相变材料与加热地板的结合地板加热提供了一个大的加热面积,用100 W m2或更少的热流就可使房间受热均匀ΛFarid[14]研究了有无PC M的地板加热Λ地板在非用电高峰时连续加热8h,研究发现普通的混凝土地板在很短的时间内就将存储的热量全部释放,而含PC M 的地板则在一天的剩余时间提供了足够的必需热量Λ同样的对比实验还研究了水和18烷石蜡作为地板蓄热的对比ΛFarid研究了两种混凝土板层,其中一个加入了含CaC l2・6H2O的球型塑料结节,塑料球预留了10%的空间以备PC M融化时的膨胀Λ使用钢性塑料是为了防止对周围结构的挤压Λ但如果实际应用还要评价混凝土地板的机械性能Λ比较发现,连续加热8h,含PC M的地板可以一天维持足够的热量,而普通地板仅能持续几小时Λ3 相变材料的封装技术PC M与基材的结合技术有3种:直接加入、浸入和封装Λ直接加入法便于控制PC M的加入量,浸入法则可对成品建筑材料进行处理Λ封装就是在直接加入前用不同材料、形状和大小的胶囊包含PC MΛ封装技术有两种主要方法,一是小封装技术,就是将小的球形的或杆形的颗粒封装在薄的高分子聚乙烯膜中,然后再加入基材;二是大封装技术,就是将PC M包含在比较大的容器如试管、球体、面板等Λ这些容器既可直接作为热交换器,也可加入建材中Λ封装法可能会影响建材的机械性能ΛH aw lader[15]等比较了用复杂的凝胶法和喷雾干燥法制备含石蜡PC M的微囊小球Λ根据核与表层比例的不同,存储和释放的能量达到145～240 J g,同时封装技术将降低产品的亲水性Λ研究表明:经历1000次的热循环仍能保持胶囊的几何外形和能量存储能力Λ4 相变建筑材料的防火性大量的研究表明,有机相变材料在建筑材料中的最佳含量在20%～30%,过多的含量则会影响到产品的防火与机械性能,尤其对于室内轻质围护材料ΛSalyer和Sircar研究了吸入PC M的石膏板的防火方法:1)给石膏板加上替代的阻燃表面,如铝箔和钢性聚氯乙烯膜;2)将石膏板吸入PC M后再吸入非水溶的液体阻燃剂,阻燃剂取代了部分PC M,另外一些则保留在表面,因而给石膏板增加了自熄灭的特性;3)用溴化后的十六烷和十八烷做PC M,因为这些卤化后的PC M会与石膏板中的氧化锑结合,使产品具有自熄灭性能;4)在石膏板表面涂上阻燃剂Λ5 结束语相变建筑节能材料的使用有着广泛的应用前景,有研究者估计若能在建筑物中广泛采用含PC M 的建筑材料将能减少用于加热和制冷的50%的电力消耗[3]Λ未来研究热点将主要集中于以下几点:1)针对不同的室内外环境条件,开发出具有合适的相变温度与相变焓,在长期使用过程中物理化学性能稳定的性价比较高的相变材料;研究改善相变材料的导热性能,提高其相变速率的方法Λ2)研究相变材料与普通建筑材料的结合方式Λ研究在掺入相变材料后,相变材料与普通建筑材料的相容性及混合后材料的储热、传热、机械及防火特性Λ3)在应用了相变建筑节能材料的结构,具有不同热(冷)源型式的供暖、空调系统中,针对不同的使用条件(包括气象条件),开展房间热过程的数值模拟研究和与模拟研究对应的实验研究Λ相变建筑节能材料的应用,不但可以有效降低建筑能耗,同时也为太阳能等低成本清洁能源在供暖、空调系统中的应用创造了条件,必将有着广阔的应用前景Λ7 第23卷第1期王岐东等:相变建筑节能材料的应用研究与进展参考文献:[1] Stovall T K.W hat are the po ten tial Benefits ofincluding laten t sto rage in common w allboard[J].T ran sacti on s of the A S M E,1995,117:318325. 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