論建筑節(jié)能中相變儲(chǔ)能材料的運(yùn)用

摘 要：如今建筑工程施工大量增多，建筑室內(nèi)環(huán)境的要求逐漸提高，但能源使用的效率不高，浪費(fèi)問(wèn)題依舊大量存在，怎樣對(duì)能源進(jìn)行合理儲(chǔ)存、利用是當(dāng)前以及今后建筑行業(yè)節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)。相變儲(chǔ)能建筑材料作為一種新的材料，在建筑節(jié)能中發(fā)揮著極為重要的作用，能夠減少能源消耗，有很好的發(fā)展前景。本文主要就建筑節(jié)能中相變儲(chǔ)能材料的運(yùn)用進(jìn)行闡述分析。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；相變儲(chǔ)能材料；運(yùn)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.085

如今能源危機(jī)成為世界性問(wèn)題，減少能源消耗，提高能源利用率是人們研究的重點(diǎn)問(wèn)題。尤其是建筑行業(yè)，人們積極尋求新型的建筑材料減少能源消耗，使室內(nèi)環(huán)境更加舒適。相變儲(chǔ)能材料能夠在特定條件下儲(chǔ)存能量，并進(jìn)行釋放，使能源消耗得到減少，減少室內(nèi)溫度的波動(dòng)，對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，成為未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的新型材料。

1 相變儲(chǔ)能材料的特點(diǎn)分析

根據(jù)蓄熱方法不同，儲(chǔ)能材料可以劃分為三種，即顯熱儲(chǔ)能、化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)能以及潛熱儲(chǔ)能。在操作上，顯熱儲(chǔ)能材料是比較便利的，但是由于材料自身的溫度是不斷變化的，需要在周圍環(huán)境的誘導(dǎo)下進(jìn)行能量的釋放，所以無(wú)法控制環(huán)境的溫度，此外顯熱儲(chǔ)能材料有著較低的貯能密度，裝置的體積是比較大的，所以在實(shí)際應(yīng)用中并沒(méi)有太大的價(jià)值。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)能材料，其儲(chǔ)能的密度是比較高的，但是由于工藝技術(shù)的復(fù)雜性，使得其只能在太陽(yáng)能領(lǐng)域中應(yīng)用。潛熱儲(chǔ)能材料即相變儲(chǔ)能材料，通過(guò)固-固、固-液、固-氣或者液-氣相變將材料本身吸熱、放熱的能力發(fā)揮出來(lái)，有效的儲(chǔ)存和釋放能量，這種相變儲(chǔ)能材料的蓄能密度是比較大的，效率較高，環(huán)境溫度的變化不會(huì)對(duì)吸熱、放熱產(chǎn)生影響，在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，如太陽(yáng)能、智能空調(diào)建筑物溫度的調(diào)節(jié)控制、廢熱回收等[1]。因此其是未來(lái)熱能應(yīng)用的一個(gè)重要研究方向。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，將傳統(tǒng)建筑材料與相變儲(chǔ)能材料相結(jié)合，能夠很好達(dá)到節(jié)能的目的，所以在建筑節(jié)能發(fā)展中，相變儲(chǔ)能材料有著極好的應(yīng)用。

2 建筑節(jié)能中相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用

2.1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用

在常用的建筑材料中加入相變材料，可以制作墻體、底板等建筑圍護(hù)材料。根據(jù)目前的研究與應(yīng)用，制備建筑圍護(hù)材料大多采用有機(jī)類相變儲(chǔ)能材料，如添加脂肪烴或脂肪酸類、多元醇類等。脂肪烴或脂肪酸類是固-液相變材料，需要進(jìn)行封裝。多元醇類是固-固相變材料，通過(guò)晶型轉(zhuǎn)換進(jìn)行儲(chǔ)能和釋能。把相變儲(chǔ)能材料加入石膏、混凝土等基礎(chǔ)建材即可制備成相變儲(chǔ)熱建筑圍護(hù)材料。

首先，相變儲(chǔ)能墻體材料，利用相變調(diào)溫的原理，通過(guò)蓄能介質(zhì)相態(tài)變化，使熱能得到有效的儲(chǔ)存，同時(shí)結(jié)合環(huán)境溫度調(diào)整室內(nèi)的溫度。若環(huán)境溫度比規(guī)定值低，液態(tài)的相變材料會(huì)變成固態(tài)，釋放熱量。若環(huán)境溫度比規(guī)定值高，固態(tài)的相變材料會(huì)變成液態(tài)，吸收熱量，保證室內(nèi)溫度平衡[2]。與普通墻體材料相比，相變儲(chǔ)能材料下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有很好的蓄熱效果，改善室內(nèi)環(huán)境，節(jié)約能源。

在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料，還能夠使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱功能得到強(qiáng)化，使能源高效利用。同時(shí)降低建筑物室內(nèi)外之間的熱流波動(dòng)，使作用時(shí)間得到延長(zhǎng)，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，使建筑物的空調(diào)以及供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷得到降低，減少能源消耗。

其次，相變儲(chǔ)能采暖地板，這是相變材料與地板材料的結(jié)合，相變材料具有一定的蓄熱能力，使地板的熱惰性得到提升，減弱室內(nèi)外的熱流波動(dòng)，延遲作用的時(shí)間，有效控制室內(nèi)的溫度，使建筑物具有一定的調(diào)節(jié)溫度能力。在相變采暖地板結(jié)構(gòu)中，相變材料需要滿足其溫度變化范圍，提高相變潛熱。

2.2 供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

首先，有相變蓄熱器的空氣型系統(tǒng)，這種供暖系統(tǒng)主要涉及以下部分，分別是空氣型太陽(yáng)能集熱器、集熱器風(fēng)機(jī)、相變蓄熱器、負(fù)荷風(fēng)機(jī)以及輔助加熱器等[3]?？諝庠谔?yáng)能集熱器與相變蓄熱器之間存在，相變蓄熱器與負(fù)荷間有循環(huán)環(huán)路。相變蓄熱器有很多矩形斷面通道，空氣可以在其中流動(dòng)，并且通道是相互平行的，通道需要利用相變蓄熱器相變材料分隔，白天利用相變材料儲(chǔ)存太陽(yáng)能，夜晚加熱送風(fēng)，保證夜間房屋需要的負(fù)荷得到滿足。

其次，太陽(yáng)能水源熱泵供熱系統(tǒng)，這種系統(tǒng)冷凝器能夠加熱空氣，保證房間中的供暖效果，蒸發(fā)器側(cè)冷媒水系統(tǒng)主要包括相變蓄熱器、太陽(yáng)能集熱器、蒸發(fā)器以及循環(huán)水泵等，相變蓄熱裝置是殼管式結(jié)構(gòu)的[4]，管側(cè)封裝相變材料。通過(guò)相變儲(chǔ)能材料將太陽(yáng)能進(jìn)行吸收，然后利用冷媒水對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行釋放，使其進(jìn)入到蒸發(fā)器中作為制冷劑，實(shí)現(xiàn)供暖通風(fēng)的目的。

最后，地板輻射供暖系統(tǒng)，這種系統(tǒng)利用相變儲(chǔ)能材料，儲(chǔ)存太陽(yáng)能以及夜間低價(jià)的電能，發(fā)揮相變材料中電加熱絲的作用，使儲(chǔ)存的熱量能夠被傳遞到地板層以及熱阻材料上，實(shí)現(xiàn)供熱的效果。地板輻射供暖系統(tǒng)需要的熱媒溫度不高，有很好的熱舒適性，溫度波動(dòng)比較穩(wěn)定，可以充分發(fā)揮太陽(yáng)能等能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，是一種比較理想的供暖方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

相變材料有很好的儲(chǔ)能效果，并且在建筑節(jié)能中有了很好的應(yīng)用，減少能源消耗，使室內(nèi)環(huán)境得到改善。由于相變儲(chǔ)能材料的發(fā)展應(yīng)用時(shí)間不是很長(zhǎng)，因此還需要提高重視程度，積極開(kāi)發(fā)與研究，相信未來(lái)相變儲(chǔ)能材料有很好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈澄，徐玲玲，李文浩.相變儲(chǔ)能材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2015，29（05）：100-104.

[2]李鳳艷，袁亞?wèn)|，楊雅君，王鵬，王超.相變儲(chǔ)能材料在建筑節(jié)能材料上的應(yīng)用研究[J].新型建筑材料，2014，41（07）：87-91.

[3]方瑾.相變儲(chǔ)能材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J].安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，9（04）：30-32.

[4]王磊，熊軍.相變儲(chǔ)能材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究[J].建材世界，2010，31（03）：4-6+9.

作者簡(jiǎn)介：梁恩才（1979-），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：建筑材料與工程。