相變儲(chǔ)能裝飾材料在我國(guó)北方地區(qū)室內(nèi)裝飾裝修中的應(yīng)用

李 季

(吉林動(dòng)畫學(xué)院設(shè)計(jì)分院，長(zhǎng)春 130012)

室內(nèi)裝飾裝修是指依據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)的安排，對(duì)室內(nèi)的圍合界面和室內(nèi)空間進(jìn)行工程性施工或陳設(shè)上的布置，使其界面或空間達(dá)到工程上的整體完善、感官上的裝點(diǎn)美化和使用上方便順意的目的.室內(nèi)裝飾裝修是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)效果的工程性行為(施工)和非工程性行為(擺設(shè)布置)的總體作為.

目前，我國(guó)裝飾裝修行業(yè)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展而迅速成長(zhǎng)為朝陽(yáng)行業(yè).據(jù)國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，每年有裝飾工程需求的新舊房屋超過(guò)1億萬(wàn)套，裝飾裝修工程市場(chǎng)突破6 500億元，具有廣闊的發(fā)展前景.然而，由于我國(guó)建筑業(yè)存在的一些問(wèn)題及人們的意識(shí)誤區(qū)，裝飾裝修工程存在著諸多弊端和安全隱患，人們往往以飾面美作為裝飾工程的最終效果，忽略了操作工序和對(duì)工程質(zhì)量起關(guān)鍵作用的隱蔽部位.防腐、防火、防潮、保溫隔熱等功能性構(gòu)造與處理等，往往由于設(shè)計(jì)和作業(yè)人員的盲目無(wú)知而敷衍了事，或者偷工減料、偷減工序、野蠻施工等留下很多隱患.尤其是裝飾工程中缺乏行之有效的節(jié)能法規(guī)，沿用傳統(tǒng)的能源消耗方式，高污染、高能耗、高排放現(xiàn)象比比皆是，平均每年造成的浪費(fèi)達(dá)300多億元［1］.因此，為保證我國(guó)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變各行各業(yè)的能源消費(fèi)方式和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，使能源消費(fèi)從高能耗、高污染、高排放向低能耗、低污染、低排放方式轉(zhuǎn)變.相變儲(chǔ)能材料作為一種新型的建筑節(jié)能材料，具有儲(chǔ)能密度大、使用方便、比熱容高等一系列優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高能源利用率，較好的解決能源供求在時(shí)間和空間上不匹配的矛盾，緩解能源短缺的難題，有望成為低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)期的節(jié)能先鋒.國(guó)內(nèi)外研究人員從相變材料的制備方法、相變儲(chǔ)能材料的適用條件、不同相變儲(chǔ)能材料的熱特性能等方面展開(kāi)了大量的研究工作，并取得了一系列的成果，現(xiàn)階段相變材料主要應(yīng)用在太陽(yáng)能利用、電力調(diào)峰、廢熱和余熱的回收利用，以及工業(yè)與民用建筑采暖與空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域.但在裝飾工程中的應(yīng)用研究幾乎處于空白.

我國(guó)現(xiàn)階段的建筑節(jié)能體系，主要集中在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能研究方面，而室內(nèi)裝飾裝修工程的節(jié)能研究尚未引起人們的普遍關(guān)注，尤其是室內(nèi)裝飾材料的節(jié)能問(wèn)題一直未引起重視.本文將通過(guò)探討相變儲(chǔ)能裝飾材料與裝飾工程應(yīng)用的可行性，為我國(guó)北方建筑室內(nèi)節(jié)能提出一個(gè)全新的展望.

1 相變儲(chǔ)能材料概述

相變儲(chǔ)能材料(Phase Change Material)是指在其物相變化過(guò)程中，可以與外界環(huán)境進(jìn)行能量交換(從外界環(huán)境吸收熱量或者向外界環(huán)境放出熱量)，從而達(dá)到控制環(huán)境溫度和能量利用目的的材料.與顯熱儲(chǔ)能相比，相變儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能密度高、體積小、溫度控制恒定、節(jié)能效果顯著、相變溫度選擇范圍寬、易于控制等優(yōu)點(diǎn)［2］.

目前，常用的相變儲(chǔ)能材料主要包括無(wú)機(jī)物和有機(jī)物兩大類.其中有機(jī)物相變儲(chǔ)能材料不僅腐蝕性小，在相變過(guò)程中幾乎沒(méi)有相分離的缺點(diǎn)，且化學(xué)性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜，為比較適合的建筑用儲(chǔ)能材料.由于相變儲(chǔ)能材料在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)液相，因此，相變材料的封裝問(wèn)題成為了制約相變材料應(yīng)用的最大問(wèn)題.目前，世界上主流的封裝方式有以下幾種:①微膠囊法;②載體封裝法;③多孔吸附法.多孔吸附法由于其在使用過(guò)程中，相變儲(chǔ)能材料沒(méi)有液相的產(chǎn)生，宏觀上為固-固相變，簡(jiǎn)化了工藝并降低成本，成為了一種主流的封裝方式.

2 我國(guó)室內(nèi)裝飾裝修工程的發(fā)展過(guò)程

室內(nèi)裝飾裝修工程是指按照室內(nèi)設(shè)計(jì)圖紙以期形成合乎要求的室內(nèi)環(huán)境而進(jìn)行的室內(nèi)工程施工.室內(nèi)裝飾裝修工程主要包含:抹灰工程、門窗工程、吊頂工程、輕質(zhì)隔墻工程、飾面板(磚)工程、幕墻工程、涂飾工程、裱糊與軟包裝工程、細(xì)部工程及建筑地面工程，詳見(jiàn)表1［3］.

表1 室內(nèi)裝飾裝修工程分項(xiàng)

優(yōu)秀的室內(nèi)裝飾裝修工程需要合理運(yùn)用科學(xué)的施工技術(shù)及具體的裝飾材料來(lái)實(shí)現(xiàn).室內(nèi)裝飾材料和構(gòu)造對(duì)于裝飾裝修工程的重要意義主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面:①物化的材料和一定的制作、生產(chǎn)和施工技術(shù)手段是實(shí)現(xiàn)裝飾理念的必經(jīng)之路，其中，裝飾材料是建筑和裝飾活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，工藝是技術(shù)保障;②各種裝飾設(shè)計(jì)要素(如:形、光、色、質(zhì)等)只有通過(guò)具體的材料才能得以實(shí)現(xiàn)，即使材料和構(gòu)造的細(xì)微差別，都會(huì)造成最終效果的相去甚遠(yuǎn);③裝飾的根本出發(fā)點(diǎn)是以人為本，為人所用，視覺(jué)感官不是評(píng)判其優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，是否好用和耐用以及經(jīng)濟(jì)等因素也是評(píng)判其優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn);④裝飾材料的總耗費(fèi)一般占整個(gè)裝修費(fèi)用的60% ～70%，其對(duì)項(xiàng)目工程的總成本具有重要影響.室內(nèi)裝飾工程在我國(guó)經(jīng)過(guò)二十余年的發(fā)展已具有一定的技術(shù)水平，傳統(tǒng)裝飾材料的使用功能比較單一，隨著裝飾技術(shù)的不斷進(jìn)步，裝飾材料的功能也越來(lái)越多元化，例如，現(xiàn)在的室內(nèi)裝飾材料要求具有綠色環(huán)保、自清潔、保溫節(jié)能、呼吸效應(yīng)等功能，這對(duì)改善室內(nèi)裝修環(huán)境及建筑節(jié)能有著重要的意義.

3 相變儲(chǔ)能裝飾材料在裝飾裝修工程中的可行性分析

眾所周知，能源是人類賴以生存的基礎(chǔ).近幾十年，隨著全球工業(yè)的高速發(fā)展，全球能源也日益短缺.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)既有建筑400億m2，每年新建建筑約20億m2，建筑能耗已占我國(guó)能源消耗總量的20%以上，是節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域之一［4］.我國(guó)建筑節(jié)能的手段目前主要是采用EPS外墻外保溫的方式對(duì)外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，但由于EPS外墻外保溫系統(tǒng)的缺點(diǎn)(安全防火性差、易脫落等)，存在很大的安全隱患.

相變儲(chǔ)能材料作為一種新型的主動(dòng)式儲(chǔ)能材料，在物相發(fā)生變化時(shí)能向環(huán)境中釋放或從環(huán)境中吸收能量，比普通材料具有更高的儲(chǔ)能功能;相變過(guò)程中材料自身溫度幾乎不變，卻可控制室內(nèi)溫度，提高室內(nèi)熱舒適度;且具有儲(chǔ)密度大、使用方便、比熱容高等一系列優(yōu)點(diǎn)，是一種及其優(yōu)良的節(jié)能環(huán)保材料.現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外主要是在采暖空調(diào)及外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用，取得了一定的節(jié)能效果.但由于墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻較大，導(dǎo)致相變儲(chǔ)能材料用作外墻儲(chǔ)能使用時(shí)，室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的能力較差，但將相變儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用在裝飾工程中，可有效調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，降低供暖、空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，緩解當(dāng)前裝飾工程中存在的高能耗現(xiàn)狀，是其未來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì).相變儲(chǔ)裝飾材料是相變儲(chǔ)能材料和裝飾材料按照一定比例、采用特定的制備工藝制備而得，它由相變儲(chǔ)材料和裝飾材料兩部分構(gòu)成.

根據(jù)裝飾材料的使用特點(diǎn)，因此相變儲(chǔ)能材料應(yīng)用到裝飾工程必須與裝飾材料具有很好的相容性，要求相變材料不易泄露、對(duì)裝飾材料基體無(wú)腐蝕性、耐久性良好、無(wú)毒、無(wú)異味、使用安全、不易燃、不易變質(zhì)等特點(diǎn).文獻(xiàn)［4］針對(duì)我國(guó)北方建筑物結(jié)構(gòu)及供暖特點(diǎn)，采用硅藻土吸附癸酸、月桂酸二元相變體系所制備的新型固固相變材料，由于其相變溫度適合(21℃)、儲(chǔ)熱能力較大(176.8J/g)，完全可作為北方室內(nèi)儲(chǔ)能材料使用.

3.1 相變儲(chǔ)能裝飾材料在裝飾工程中的應(yīng)用形式

3.1.1 相變儲(chǔ)能材料與抹灰工程材料結(jié)合

抹灰工程是室內(nèi)裝飾工程中施工面積最大的一項(xiàng).一般主要在建筑物的各個(gè)界面即:內(nèi)外墻面、地面、頂棚上進(jìn)行的一種裝飾工藝.傳統(tǒng)材料為各種水泥砂漿，傳統(tǒng)砂漿抹灰層只具有裝飾效果，存在著隔熱保溫性差、熱容小、晝夜溫度波動(dòng)大等問(wèn)題，很難滿足夏季隔熱和冬季保溫要求.因而，在抹灰工程中就需要解決砂漿面層存在的問(wèn)題，改善室內(nèi)工作條件的同時(shí)滿足功能要求，相變儲(chǔ)能砂漿正是解決這一問(wèn)題的絕佳選擇.

利用硅藻土作為多孔材料，真空吸附癸酸、月桂酸二元相變體系所制備的新型固固相變材料在吉林建筑大學(xué)材料學(xué)院已經(jīng)研發(fā)成功［4］.這種顆粒型復(fù)合相變材料粒徑較小(3mm～5mm)，在使用過(guò)程中，由于毛細(xì)孔效應(yīng)，相變材料顆粒不會(huì)發(fā)生滲漏現(xiàn)象，因此可以替代傳統(tǒng)砂漿中的砂，制備相變儲(chǔ)能砂漿.采用這種相變儲(chǔ)能砂漿的墻體，可在冬季吸收太陽(yáng)能減少取暖能耗，另外，可吸收暖氣余熱減少室內(nèi)溫度波動(dòng).

3.1.2 相變材料在吊頂工程中的應(yīng)用

吊頂工程所采用的建筑材料主要為各種石膏板，室內(nèi)裝飾工程中要求吊頂除滿足裝飾的基本前提下，還應(yīng)兼具隔熱、吸聲、防火等功能［5］，傳統(tǒng)的石膏板由于孔隙率較高，具有一定的吸聲、保溫效果，但不具備主動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的功能，從節(jié)能角度上看是一種被動(dòng)式的節(jié)能方式.因此如果將相變儲(chǔ)能材料與石膏板復(fù)合，制備一種新型儲(chǔ)能裝飾板材，抑制室內(nèi)溫度的波動(dòng)，其蓄能和節(jié)能效果相當(dāng)明顯.制備方法可采用相變儲(chǔ)能顆粒按質(zhì)量比20%，摻入石膏中制成儲(chǔ)能石膏板，在室外熱量向室內(nèi)傳遞的過(guò)程中，相變材料遇熱而熔融，吊頂隔熱層密度加大，減緩室溫上升的速度;當(dāng)室溫下降時(shí)，熔融的相變材料向室內(nèi)釋放熱量而凝固，作用如同室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可使室內(nèi)溫度平均保持在22℃，相對(duì)濕度保持40% ～60%之間，冬暖夏涼，舒適宜人.

3.1.3 相變材料在樓地面供熱工程中的應(yīng)用

由于我國(guó)北方地區(qū)冬季較長(zhǎng)、氣候寒冷，采暖的方式基本采用集中供熱方式，近年來(lái)，北方地區(qū)新型住宅其散熱方式多采用低溫?zé)崴孛孑椛洳膳到y(tǒng)(俗稱地?zé)?.低溫?zé)崴孛孑椛洳膳且缘陀?0℃的熱水做熱媒，將加熱元件敷設(shè)于地面中的采暖方式.其構(gòu)造一般由地面層、填充層、熱絕緣層、防水層、找平層以及加熱管組成，其中填充層的傳統(tǒng)做法是采用40mm厚的細(xì)石混凝土進(jìn)行施工.北方地區(qū)集中供熱多采用分段式供暖，這種方式導(dǎo)致供暖量集中，熱量流失快，一天之中室內(nèi)溫度不均衡，室內(nèi)舒適度下降，這主要是由于細(xì)石混凝土儲(chǔ)熱能力差所導(dǎo)致，如果填充層的混凝土中加入相變材料制備的多孔陶粒，則可有效地改善室內(nèi)溫差較大現(xiàn)象，提高室內(nèi)居住的舒適程度［5］.

4 結(jié)論及展望

在抹灰工程、吊頂工程及樓地面工程中使用相變儲(chǔ)能裝飾材料，通過(guò)吸收外界熱量、采暖余熱，能夠有效地降低建筑使用能耗，減少室內(nèi)溫度波動(dòng)，并提高居住舒適度，是未來(lái)室內(nèi)裝飾材料的發(fā)展趨勢(shì).

目前，人們對(duì)于相變儲(chǔ)能材料的關(guān)注往往集中在建筑節(jié)能上，而相變儲(chǔ)能裝飾材料在裝飾工程中的應(yīng)用研究尚未引起人們的普遍重視，其在裝飾裝修工程中的應(yīng)用仍有很多方面需要進(jìn)一步研究:

(1)相變儲(chǔ)能裝飾材料的具體節(jié)能效果應(yīng)通過(guò)現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算;

(2)不同相變儲(chǔ)能裝飾材料的生產(chǎn)配比有待進(jìn)一步研究;

(3)建立一完善的室內(nèi)相變儲(chǔ)能模型.

［1］鄒明俐.論室內(nèi)節(jié)能裝修的探討［J］.四川建材，2009(3):252.

［2］丁 銳.相變儲(chǔ)能材料性能研究［D］.長(zhǎng)春:吉林建筑工程學(xué)院，2009.

［3］李景群.建筑能耗是重點(diǎn)領(lǐng)域［J］.中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(22):30.

［4］丁 銳，肖力光，趙瀛宇.一種新型固固相變材料及其制備方法［J］.吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，28(3):40-42.

［5］建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖集編委會(huì).建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖集—內(nèi)裝修工程［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010:233.