室內(nèi)裝修設(shè)計中相變儲能材料的應(yīng)用

彭 曲 云

（湖南科技職業(yè)學(xué)院，湖南 長沙 410000）

室內(nèi)裝修設(shè)計主要是對室內(nèi)的空間界面進(jìn)行施工或布置，以達(dá)到工程完善、感官美化、使用方便的目標(biāo)。隨著時代發(fā)展，室內(nèi)裝修設(shè)計在我國已逐漸成為一種朝陽產(chǎn)業(yè)，具有十分廣闊的發(fā)展趨勢與發(fā)展前景。然而，我國建筑行業(yè)存在的部分問題與誤區(qū)，使得室內(nèi)裝修設(shè)計工程存在一定隱患和弊端。例如，保溫隔熱材料以及防潮、防火、防腐材料等一系列功能性材料的處理，通常會因設(shè)計和施工人員的無知或偷工減料，而遺留諸多安全隱患；使用傳統(tǒng)高排放、高能耗、高污染的能源，造成了巨大的浪費。為充分保障我國建筑行業(yè)以及室內(nèi)裝修設(shè)計行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，要及時轉(zhuǎn)變行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長模式和能源消費方式，使能源消費方式向著低排放、低污染、低能耗進(jìn)行高效轉(zhuǎn)變。

作為一種新興的建筑節(jié)能材料，相變儲能材料具有使用便捷等諸多優(yōu)勢，能夠充分提升能源的利用效率，有效解決能源供求不匹配的相關(guān)矛盾，已逐漸成為目前雙碳時期的節(jié)能先鋒。近年來，國內(nèi)外諸多學(xué)者從相變儲能材料的制備方法、適用條件、功能特性等多方面展開研究，并取得了相應(yīng)的成果。目前，相變儲能材料主要應(yīng)用于太陽能利用、廢熱回收利用、建筑采暖、空調(diào)節(jié)能等諸多領(lǐng)域，但在室內(nèi)裝修設(shè)計行業(yè)的應(yīng)用不多。我國目前的建筑節(jié)能體系主要集中在建筑外墻維護(hù)的節(jié)能，而室內(nèi)裝修設(shè)計的節(jié)能尚未引起人們的廣泛關(guān)注與重視，特別是室內(nèi)裝修設(shè)計材料的節(jié)能問題。

1 相變儲能材料簡述

相變儲能材料是指在相變過程中，能夠與外界環(huán)境進(jìn)行吸收或釋放熱量的能量交換，以真正達(dá)到能量利用和控制溫度目的的材料。相比顯熱儲能材料，相變儲能材料具有更顯著的節(jié)能效果。現(xiàn)階段常用的相變儲存材料，包括有機(jī)物和無機(jī)物兩種。有機(jī)物相變儲能材料幾乎沒有缺點，腐蝕性小、價格低廉、性能穩(wěn)定，較為適合用作建筑儲裝材料，但由于使用過程中相變儲能材料會產(chǎn)生液相，從而使得其封裝問題成為了阻礙與制約。目前，多孔吸附法在使用過程中沒有使相變儲能材料產(chǎn)生液相，能夠在一定程度上降低成本，同時簡化工藝，逐漸成為了一種常用的封裝方式。

2 室內(nèi)裝修設(shè)計中相變儲能材料的可行性分析

近年來，隨著全球工業(yè)化的不斷發(fā)展，使得能源日益短缺，據(jù)統(tǒng)計，建筑能耗占我國能源消耗的近五分之一，成為節(jié)能的重點領(lǐng)域。我國目前的建筑節(jié)能主要采用外墻保溫的手段對建筑外墻進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，但由于其具備的缺點，使得施工過程存在著較大的安全隱患。相變儲能材料相比普通材料，有著更高效的儲能功能與作用，在物相變化時能夠?qū)Νh(huán)境吸收或釋放能量，相變過程中材料溫度保持不變，從而能夠有效控制室內(nèi)溫度，是一種性能良好的節(jié)能環(huán)保材料。

目前主要在外墻結(jié)構(gòu)以及采暖空調(diào)中使用相變儲能材料，但由于墻體結(jié)構(gòu)具有較大的熱阻，會使得相變儲能材料在外墻使用時，對于室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)能力較弱。但將相變儲能材料應(yīng)用于室內(nèi)裝修設(shè)計中，能夠高效調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，同時緩解裝修設(shè)計中的高能耗問題。相變儲能材料是根據(jù)特定比例以及工藝制備而成的，應(yīng)用于室內(nèi)裝修設(shè)計的相變儲能材料要具備良好的相容性、耐久性、無毒性、安全性以及無腐蝕性。

3 相變儲能材料在室內(nèi)裝修設(shè)計中的應(yīng)用形式

3.1 抹灰工程材料與相變儲能材料結(jié)合

抹灰工程作為室內(nèi)裝修設(shè)計中比重最大的一項工作內(nèi)容，一般情況下主要在建筑物的地面、頂棚以及內(nèi)外墻面進(jìn)行。傳統(tǒng)砂漿抹灰材料主要為水泥砂漿，不具備裝飾效果同時保溫性較差，不能在很大程度上滿足冬季夏季室內(nèi)保溫隔熱的具體需求。針對于此，抹灰工程首先要解決砂漿存在的部分問題，在滿足功能要求的同時，充分改善室內(nèi)條件。相變儲能砂漿作為一種解決此類問題的最佳選擇，新型固固相變材料已被成功研發(fā)。這種復(fù)合相變材料在使用的過程中，不會發(fā)生滲漏現(xiàn)象，從而可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)砂漿，通過使用相變儲能砂漿墻體，能夠?qū)崿F(xiàn)在冬季降低室內(nèi)取暖能耗，同時盡可能吸收余熱從而減少溫度浮動。

3.2 吊頂工程中相變儲能材料的應(yīng)用

吊頂工程中使用的建筑材料主要為石膏板，室內(nèi)裝修設(shè)計要求吊頂在充分滿足裝飾的前提條件下，還要具備防火、隔熱等一系列功能。傳統(tǒng)石膏板由于其自身的孔隙率較高，具備一定程度的保溫與吸收效果，但不具備對于室內(nèi)溫度自主調(diào)節(jié)的功能與作用，是一種被動的節(jié)能模式。將石膏板與相變儲能材料結(jié)合，制備成一種新型的儲能裝飾材料來控制室內(nèi)溫度的浮動，有著較為明顯的節(jié)能和蓄能效果。儲能石膏板在由室外向室內(nèi)傳遞熱量時，遇熱熔融，隔熱層密度變大，減慢室溫上升速度；在室溫下降的過程中，熔融的相變材料釋放熱量并凝固，使得室溫保持在20℃左右。

3.3 地面供熱工程中相變儲能材料的應(yīng)用

我國北方地區(qū)冬季較為寒冷，主要采用集中供熱的采暖方式。近年來，北方地區(qū)一些新型住宅的散熱方式開始嘗試采用地?zé)崾讲膳到y(tǒng)。低溫?zé)崴孛孑椛洳膳詿崴鳛闊崦旱牟膳绞?，主要由加熱管、地面層、防水層、填充層等結(jié)構(gòu)組成，其中填充層采用細(xì)石混凝土進(jìn)行填充。北方地區(qū)集中供熱采取的分段式供暖，會在一定程度上導(dǎo)致熱量流失速度快、供暖量集中、室內(nèi)溫度不平衡、舒適度下降等。這主要是由于細(xì)石混凝土自身具備的儲熱能力較差，如果在填充層的混凝土中適當(dāng)加入相變儲能材料，則能夠高效改善與優(yōu)化室內(nèi)溫差大的現(xiàn)象，充分提升室內(nèi)環(huán)境的居住舒適度。

4 室內(nèi)裝修設(shè)計中相變儲能材料的應(yīng)用案例分析

2021年6月，西安市發(fā)布相關(guān)決定，提出要在十四五之前完成西安市全部燃煤電廠的搬遷與關(guān)停，這不可避免地使得西安市上千萬人的冬季取暖問題亟待解決。電供暖、煤改氣等多種方法均能有效替代煤電供暖，其中，通過使用儲熱技術(shù)能夠充分憑借電價優(yōu)勢，實現(xiàn)低谷電價供暖技術(shù)，因而逐漸成為供暖行業(yè)的首選。在一系列儲熱技術(shù)中，相變儲熱憑借其自身熱效率高、放熱溫度穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢，深受廣大用戶和廠商青睞。相變儲熱供暖不需要額外鋪設(shè)燃?xì)饣驘崃艿?，晚上充分利用峰谷電價差進(jìn)行熱量儲存，白天根據(jù)需要再將儲存的熱量釋放供暖，在很大程度上節(jié)約了供暖運(yùn)營的成本。

西安市航天城第一中學(xué)自建成以來，因集中供暖管道不能及時鋪設(shè)至學(xué)校所在區(qū)域，從而選擇使用相變儲熱供暖技術(shù)，真正實現(xiàn)了安全、環(huán)保、綠色、無噪音的清潔供暖模式，標(biāo)志著陜西省教育系統(tǒng)中首個“相變儲熱清潔供暖”示范學(xué)校的誕生。

除此之外，西安航天城第十一幼兒園采用熱泵供暖與相變儲熱相結(jié)合的模式，相比傳統(tǒng)熱泵，熱泵與相變儲熱的高效結(jié)合，真正實現(xiàn)了綠色清潔、智能控制、低碳環(huán)保、節(jié)約能源的效果。由此可見，相變儲熱供暖技術(shù)不僅能夠在很大程度上減少供熱成本，同時能夠真正實現(xiàn)低碳清潔。隨著政府對于清潔供暖政策的大力支持、人民群眾對于供熱需求的不斷提高以及峰谷電價政策的穩(wěn)步落地，清潔供暖領(lǐng)域中相變儲能技術(shù)將會在未來獲得更大的市場。

5 展 望

在室內(nèi)裝修設(shè)計工程中抹灰、吊頂、地面充分使用相變儲能材料，通過對外界熱量進(jìn)行吸收，能夠大幅度減少建筑能耗以及控制室內(nèi)溫度浮動，是未來室內(nèi)裝修設(shè)計中必不可少的裝飾材料，有著良好的發(fā)展前景與發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段，人們對相變儲能材料的關(guān)注普遍集中于建筑節(jié)能層面，而相變儲能材料在室內(nèi)裝修設(shè)計中的應(yīng)用尚未引起人們的廣泛關(guān)注與重視，其仍有以下幾方面需要研究改進(jìn)：

（1）建立并完善室內(nèi)相變儲能模型；

（2）相變儲能材料的生產(chǎn)配比有待研究加強(qiáng)；

（3）相變儲能材料的節(jié)能效果要通過實際數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。