節(jié)能型相變儲能建筑材料的應用及發(fā)展

鄭鵬飛

[摘 要]當前，較高的能源利用率已經(jīng)不能同有限的能源現(xiàn)狀相適應，其中仍舊存在較大程度的浪費。針對這一情況，怎樣實現(xiàn)能源的有效集中儲存就成為了十分重要的一項內(nèi)容，這也是能源發(fā)展中急需要解決的問題。在建筑領域中使用相變儲能材料，對節(jié)能降耗具有一定的作用，并且可以適當增加建筑材料的熱舒適性。在社會的進步和發(fā)展中，人們對節(jié)能問題更加重視，相變儲能材料在未來的應用中具有良好的應用前景。下面我們對就對相變儲能建筑材料的應用技術進行分析。

[關鍵詞]節(jié)能型；相變儲能；建筑材料；應用和發(fā)展

建筑行業(yè)快速發(fā)展的同時對能源的消耗也在迅速攀升。當前的能源市場形勢又十分嚴峻，，新能源的開發(fā)和建筑耗能的進一步降低已經(jīng)成為改變能源緊缺現(xiàn)狀的必然手段。在相關建筑科學人才的研究下，人們發(fā)現(xiàn)了一種新的建筑材料，節(jié)能型相變建筑材料，有效降低了建筑耗能，實現(xiàn)了對我國能源消耗的緩解，奠定了我國可持續(xù)發(fā)展的良好基礎。

一、節(jié)能型相變儲能建筑材料的認識

相變材料主要是一種在物質(zhì)產(chǎn)生的變化中將變化產(chǎn)生的能量實現(xiàn)儲存的材料，在適當?shù)臅r候可以實現(xiàn)對儲存能量的釋放，進而有效的控制周邊環(huán)境的溫度。實現(xiàn)相變材料在建筑方面的應用，將兩者進行有效結合，就會誕生新型相變儲能建筑材料，在未來的建筑中實現(xiàn)該種材料的應用可以有效降低建筑耗能，實現(xiàn)建筑能源的節(jié)約。傳統(tǒng)相變儲能系統(tǒng)往往價格比較高，操作和使用系統(tǒng)比較復雜，在實際應用中存在很多不足。相變儲能建筑材料中紅不僅具有較高的承受荷載能力，同時還具有蓄熱性能。我國的相變儲能材料研究中主要研究的方向一是不斷改進和篩選相變材料，二是相變材料技術中對應的封裝技術應用。

二、相變儲能建筑材料中主要應用的技術

1.相變儲能圍護結構的制作

在建筑施工中應用到的相變材料，在將其制作成儲能圍護結構中主要使用以下三種方法：一是浸泡法，也就是說需要經(jīng)過浸泡將相變材料在建筑基體中實現(xiàn)融合，例如在混凝土試塊或是石膏墻板的制作中融入相變儲能材料，該種方法的特點是工藝簡單，將傳統(tǒng)建筑材料轉變?yōu)橄嘧儾牧系倪^程比較方便。第二是直接混合法，也就是直接將建筑材料和相變材料進行混合，例如在半流動性的硅石細粉中加入相變材料，隨后在實現(xiàn)在建筑材料中的混入，該種方法主要有性質(zhì)均勻和工藝簡單的優(yōu)點，比較容易形成各種大小和不同形狀的結構，極易滿足各種不同的需求。第三是摻入能量微球。也就是說借助納米復合技術或者是微膠囊技術將相變材料轉化為能量微球，隨后在建筑集體中加入能量微球，得到相變儲能材料。

相變儲能材料在建筑保溫隔熱材料中的應用，依據(jù)相變材料的原理，將相變材料加入保溫隔熱材料中，得到節(jié)能高效的建筑隔熱保溫材料。在1996年，德國萊比錫材料研究中心，研究人員將相變材料做成微囊性相變材料。對該種材料的耐久性進行分析，在具有彈性、輕質(zhì)纖維膜材料的防震性能研究后，得知需要將纖維膜材料和微膠囊相變材料進行融合，進而得到具有隔熱性能的保溫建筑材料。在分析和研究中得知，將40g微膠囊相變材料加置膜材料中以后，保溫性能大約可以提升四倍，在每平米的材料中加入90g后，可以增加8倍左右的綜合保溫性能，研究提出，在增加膜材料的熱儲能時，使用微膠囊相變材料，在一定程度上可以增加保溫性能，實現(xiàn)降低能量損耗的目標，對室內(nèi)的建筑環(huán)境進行改善。美國俄亥俄州的戴頓大學在1999年，研制除了固液晶相變材料，并將其應用在建筑保溫材料中，溫度在23℃左右。目前我國的高校關于相變材料中，有武漢理工大學將其應用在隔熱保溫材料中，并將其形成的隔熱保溫材料運用在節(jié)能建筑的外圍中，這種相變材料的使用不僅可以對材料的熱穩(wěn)定性進行改變，提高熱儲能力，還對材料的粘結能力、強度和耐久性產(chǎn)生一定的影響。節(jié)能建筑中的高效能材料對隔熱和保溫性都有要求，在保證熱儲能力和保溫性能的關鍵中最重要的是不斷研究其雙重作用的經(jīng)濟、穩(wěn)定平衡點。

2.相變儲能混凝土

在大體積的混凝土中使用相變材料，可以將混凝土變?yōu)橄嘧儍δ芑炷痢Ｔ摲N材料的使用同普通的混凝土相比，具有不能比擬的比熱容，對建筑材料的耐久性不會產(chǎn)生太大的影響，同時無需在混凝土中使用冷卻水管來降低建筑溫度，可以迅速降低混凝土內(nèi)部的溫度，保證了室溫的穩(wěn)定，該種材料的使用可以適當?shù)暮喕に嚕崾孢m度進行改變，降低造價。

三、節(jié)能型相變儲能建筑材料在未來的發(fā)展

節(jié)能型相變儲能材料還需要進一步的研究和發(fā)展，該種材料今后的主要發(fā)展方向為：實現(xiàn)對具有環(huán)保價值材料的選擇，例如利用可再生的衍生物和脂肪酸，發(fā)展鋼架可以適應相變焓、相變溫度在長時間的使用中都具有良好穩(wěn)定性的材料，對熱導性進行不斷改變。二是發(fā)展強化換熱法，不斷改變換熱器結構，將不同相變溫度的材料布置在熱流導體的方向上。三是分析相變材料的封裝材料及工藝，增加相變儲能材料的多種優(yōu)良性能，例如防火性、導熱性和機械性能等。

四、結語

本文對節(jié)能型相變儲能建筑材料進行了介紹，并對該種材料在研究中的應用進行了詳細的分析，最后對該種材料的未來發(fā)展方向進行了展望，希望可以對建筑行業(yè)的節(jié)能材料使用提供一定的參考。

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