試析相變建筑材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的運用

■付文浩 ■南昌市遠大建材行，江西 南昌 330001

自改革開放以來，我國建筑行業(yè)得到了全面發(fā)展，全國各地都在進行建筑施工。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑污染、節(jié)能等問題隨之而來。雖然我國建筑行業(yè)一直以來都保持著良好的發(fā)展勢頭，但建筑節(jié)能一直是我國建筑業(yè)發(fā)展中的薄弱環(huán)境。節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)保已經(jīng)成為了現(xiàn)今建筑行業(yè)發(fā)展的主旋律，加強對節(jié)能建筑材料的應用勢在必行。相變建筑材料作為新型建筑節(jié)能材料受到了社會各界的普遍關(guān)注，隨著相變建筑材料開發(fā)與研究的深入，相變建筑材料技術(shù)越發(fā)成熟，不久的將來相變建筑材料將會廣泛應用到建筑節(jié)能領(lǐng)域。

1 建筑節(jié)能的重要性和必要性

雖然我國地大物博，但實際上我國是資源貧乏國，資源存量嚴重不足，能源形勢不容樂觀。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，發(fā)達國家的建筑能耗僅占社會總能耗的百分之二十，但從我國能源消耗數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，建筑消耗占能源總消耗量的百分之三十五，并且依然在逐漸上升。作為世界上自然資源浪費最嚴重的國家之一，我國對能源的使用及消耗僅次于美國，建筑能源消耗領(lǐng)域問題日益突出［1］。建筑材料高消耗不僅提高了建筑成本，更造成了嚴重的污染，破壞了環(huán)境與生態(tài)，若是在建筑材料節(jié)能領(lǐng)域多下功夫，不僅能降低成本，更能保護環(huán)境與生態(tài)［2］。發(fā)展建筑材料節(jié)能是近些年世界建筑領(lǐng)域發(fā)展的基本趨勢。發(fā)展建筑節(jié)能利國利民，還可推動國民經(jīng)濟的持續(xù)化發(fā)展，有利于緩解我國能源資源稀缺的緊張局面，是社會經(jīng)濟發(fā)展的需要［3］。另一方面，建筑節(jié)能更是改善建筑污染的主要途徑。建筑用能是大氣的主要污染源之一，建筑節(jié)能在節(jié)約建設原材料的同時，還可以減少廢料污染，保護生態(tài)環(huán)境。二零零五年，我國建設部發(fā)布了建筑節(jié)能標準，二零零六年，我國新建建筑百分之五十以上設計基于節(jié)能標準基礎上進行設計，建筑節(jié)能趨勢不可逆轉(zhuǎn)。雖然目前我國在建筑節(jié)能方面仍不完善，但隨著各類節(jié)能建筑材料的開發(fā)和研究，我國建筑節(jié)能水平將會進一步提升［4］。

2 建筑能耗研究

建筑能耗和建筑材料的選擇和使用有著直接關(guān)系。建筑材料不僅關(guān)系著整個建筑的質(zhì)量和安全性及壽命，更關(guān)系著建筑節(jié)能問題，建筑材料的重要性不言而喻，所以建筑材料選擇必須謹慎，建筑節(jié)能就應從建筑材料抓起。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，建筑材料能耗占整個建筑能耗的百分之九十，解決建筑材料能耗是實現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵。目前建筑材料能耗嚴重的主要有:水泥、玻璃、鋼材，這三種建筑材料是現(xiàn)代建筑施工中必不可少的建筑材料，幾乎所有的建筑工程離不開水泥，所以水泥也是在建筑施工中消耗量最大的。除了水泥外，最關(guān)鍵的建筑材料就是鋼材，鋼材的使用及質(zhì)量直接影響著建筑壽命，是建筑工程中最重要的建筑材料，更是耗能的重點。另一方面，建筑施工中混凝土施工過程處處都會存在能源消耗，在建筑施工全過程中能耗總量也是非常驚人。由此可見，建筑能耗主要是來自建筑材料，所以想要實現(xiàn)建筑節(jié)能，也必須加強對節(jié)能建筑材料的使用，從根源上解決建筑能耗問題，實現(xiàn)建筑節(jié)能。

3 相變建筑材料

相變建筑材料是可隨著溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)，這種轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，因此被稱為相變建筑材料。相變建筑材料是目前建筑節(jié)能領(lǐng)域的新型材料，材料在相變的過程中將吸收或釋放大量的潛熱，可存儲多余能量，在特定的情況釋放，起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用，從而有效降低能源消耗，間接提高建筑保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，是節(jié)能環(huán)保的最佳綠色環(huán)保建筑材料。此種材料的研究主要經(jīng)歷了四個階段:最早生出想法將相變材料應用于建筑領(lǐng)域是在一九八二年，但是由于受到技術(shù)因素影響，并沒有理想的成績;二十世紀九十年前期，建筑領(lǐng)域開始重視相變材料，對相變建筑材料的研究主要停留可行性研究上;二十世紀九十年代，對相變建筑材料的研究開始逐漸完善，主要側(cè)重于對相變建筑材料的相容性、穩(wěn)定性及實用性的研究;在二十世紀最后十年，相變建筑材料的研究已經(jīng)主要放在定型技術(shù)及新型相變建筑材料的開發(fā)，和如何將相變建筑材料實用到建筑工程中。目前，這種材料已經(jīng)被廣泛應用到了各種大小建筑工程中。

相變材料按成分可分為:有機、無機、復合三大類。不同的相變建筑材料導熱系數(shù)、儲熱密度、成本都有著一定的差異。目前相變建筑材料的主要復合工藝有:PCM 封裝后置入建筑材料、PCM 滲入多孔建筑材料、PCM 直接混合建筑材料、PCM 乳化添加入建筑材料中。相變建筑材料的應用不僅節(jié)能了能耗，更降低了建筑污染，并且相變建筑材料造價低廉，更節(jié)約了建筑施工成本。

4 相變建筑材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的運用

4.1 相變建筑材料在墻板中的應用

相變建筑材料是建筑節(jié)能領(lǐng)域的革命性發(fā)展，節(jié)能效果可達到百分之六十。目前相變建筑材料在墻板中的使用，多將PCM 注入墻板，這種相變儲能墻板的建筑材料有著儲熱特性，可使墻板傳熱量大大降低。相變墻板有著明顯的調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。實驗證明，在建筑施工中使用相變墻板可使室內(nèi)溫度最高下降四攝氏度左右，冬天則能夠提高室內(nèi)溫度，這大大節(jié)約了采暖能源消耗。北方建筑使用相變墻板后，一百平米的房屋，一個采暖季用電量僅十度電，應用了相變墻板的室內(nèi)能在斷電后依然可以保持數(shù)個小時的恒溫狀態(tài)，有效減少了對空調(diào)的使用，節(jié)約了電能，實現(xiàn)了冬暖夏涼。

4.2 相變建筑材料在混凝土施工中的應用

混凝土是現(xiàn)代建筑必不可的建筑材料，更是建筑能耗的重點，相變建筑材料在混凝土施工的應用多將PCM 注入混凝土塊中。相變材料在混凝土中的應用有利于混凝土水化熱的控制，是提高混凝土耐久性、防水性，改善混凝土熱裂縫問題的有效手段。另一方面，相變混凝土塊儲熱能力將提高兩倍，這使得建筑整體的保溫、隔熱性能更好。

4.3 相變材料在地板中的應用

地熱是一項新穎的建筑采暖思路，不僅提供了更大的采暖面積，更使室內(nèi)水平溫度分布更加均勻。但是傳統(tǒng)地熱施工能耗嚴重，并且施工成本較高。利用相變地板來進行采暖來實現(xiàn)地熱，能夠有效降低能耗，減少施工成本。一般相變材料在應用地板中多使用封裝技術(shù)，增長地板的使用壽命。實驗證明，相變地板能夠有效降低地板表面溫度波動，為人們提供更好的舒適性。

4.4 相變材料在砂漿的應用

砂漿是現(xiàn)代建筑中最常用的建筑材料，把相變材料混入砂漿中，能夠使砂漿成為具備儲能能力的相變儲能砂漿。這種相變儲能砂漿能夠作為室內(nèi)冬季保溫及夏季的制冷材料，能減少室內(nèi)溫度波動。實驗證明，每2CM 厚的相變儲能砂漿儲熱能力就相當于20CM 厚的磚木結(jié)構(gòu)墻。利用了相變儲能砂漿的建筑，當室內(nèi)溫度高于二十二攝氏度時，相變儲能砂漿便會自動吸收室內(nèi)熱能，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。冬季如果室內(nèi)溫度低于二十二攝氏度，相變儲能砂漿便會釋放白天吸收的熱能，提高室內(nèi)溫度。

5 結(jié)束語

隨著我國建筑行業(yè)的高速發(fā)展，我國建設工程呈現(xiàn)出了集約化、規(guī)?；?、大型化的特點，有效降低建筑能耗意義重大。相變建筑材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應用不僅提高了建筑質(zhì)量，降低了建筑成本，更提高了我國材料節(jié)能，推廣相變建筑材料勢在必行，相變建筑材料的應用對我國建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著積極作用。

［1］徐雪梅.新型綠色節(jié)能建筑材料中相變材料的使用［J］.湖北建筑工程學院，2012，13(11):119 -124.

［2］李金旺.現(xiàn)代建筑工程中對相變建筑材料的應用探討［J］.浙江職業(yè)技術(shù)工程學院，2011，11(14):132 -136.

［3］萬受眾.相變材料在建筑節(jié)能中的應用及其研究進展［J］.陜西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學院，2012，16(12):112 -130.

［4］王雪瑩.分析有機相變材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應用研究［J］.江蘇交通道路學院，2013，10(11):102 -111.