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相变储能建筑材料的分析与研究随着人们对建筑能源消耗的度不断提高，相变储能建筑材料作为一种具有潜力的节能材料，引起了研究者的广泛。
本文将对相变储能建筑材料的产生背景、特点、优缺点及应用前景进行分析与研究。
相变储能建筑材料是指在建筑材料中加入相变材料，使其具有在一定温度范围内吸收和释放热量的能力。
这种材料在能源紧缺的背景下尤为重要，因为它可以将建筑物的能耗降低，同时提高建筑物的舒适度和节能性能。
相变储能建筑材料的特点主要包括高效节能、可重复使用、安全可靠及环境友好。
它不仅可以显著降低建筑物的能耗，还可以提高建筑物的热舒适性。
相变储能建筑材料在使用过程中不会产生有害物质，对环境友好。
然而，相变储能建筑材料也存在一些不足之处，如生产成本较高、使用寿命有待提高。
相变材料的性能稳定性也需进一步提高。
为了更好地研究相变储能建筑材料，研究者采用了多种方法，包括文献调研、实验研究等。
在文献调研中，研究者对国内外相关研究成果进行了梳理和分析，以便更好地了解相变储能建筑材料的最新研究动态和发展趋势。
在实验研究中，研究者对不同种类的相变材料进行了测试和比较，以找出最适合建筑行业的储能材料。
通过研究，发现相变储能建筑材料具有广阔的发展前景，尤其在建筑节能领域具有很高的应用价值。
未来，需要进一步降低相变储能建筑材料的成本、提高其使用寿命，并加强其在不同气候条件下的性能稳定性。
还需要加强对其在实际工程中的应用研究，以推动相变储能建筑材料在实际建筑节能领域中的广泛应用。
相变储能建筑材料是一种具有潜力的节能环保材料，在建筑领域中得到广泛。
本文将介绍相变储能建筑材料的制备方法和应用研究，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
相变储能建筑材料利用物质在相变过程中吸收和释放热量的特性，有效地储存和释放能量。
这种材料在建筑领域的应用有助于降低建筑能耗，提高建筑物热舒适性和节能性能。
目前，相变储能建筑材料的研究主要集中在原料选择、制备方法、性能优化及应用范围等方面。
相变材料的研究进展与应用前景随着科技进步的不断推进，新型材料的研发也日渐繁荣。
其中，相变材料是一类备受关注的新型材料之一。
它不仅可以应用于传统的储能、智能控制等领域，也有着广泛的应用前景，如扩展人工智能、生物医学等领域。
本文就相变材料的研究进展与应用前景进行探讨。
一、相变材料的基础概念及种类相变是指物质在特定条件下，由于温度、压力等因素的改变而发生转变的过程。
相变材料是指在相变过程中可以实现储存或释放大量热量的材料。
它可以分为常规相变材料和非常规相变材料两种类型。
常规相变材料主要包括金属合金、陶瓷材料、聚合物等。
其中，金属合金是一类重要的相变材料，如镁钛合金、铱锑合金等。
这些材料的相变温度往往较高，且相变过程比较缓慢，一般应用于高温储能领域。
而陶瓷材料相变速度较快，可以应用于智能控制、电子设备等领域。
聚合物材料因具有较好的机械韧性和韧性，能够应用于制备柔性电子器件等。
非常规相变材料则包括盐类水合物、荧光气囊等。
例如，盐类水合物可以在4℃左右发生相变，可以应用于冷链物流、生物医学等领域。
二、相变材料的研究进展近年来，相变材料在研究领域中得到了广泛关注。
其重要原因在于相变材料具有独特的物理和化学特性。
首先，相变材料可以实现大幅度的热量储存。
以金属合金为例，铱锑合金的相变焓比普通材料高出数倍，可以实现高效的热量储存。
其次，相变材料的相变温度可以通过合金元素添加、微纳米结构等方法调控。
例如，一些纳米结构相变材料具有独特的量子效应，可以使相变温度降低到室温范围内。
此外，相变材料应用于制备智能材料时，可以基于其相变特性制备出多功能材料。
从应用层面上来看，相变材料具有广泛的应用前景。
例如，相变储存技术可以应用于太阳能、风能等可再生能源的储存，可以有效减少能源浪费。
相变材料的智能控制特性则可以应用于智能家居、智能建筑等领域。
此外，数量庞大的相变材料库也为开发人工智能提供了无限可能。
如：利用相变材料控制机器人的运动，减少其能量消耗和热损失，从而实现人工智能更高效、更智能、更可靠的操作。
相变保温建筑材料研究和应用进展随着全球对能源效率和可持续发展的日益，相变保温建筑材料（CWBM）成为了研究热点。
这种材料在储能和调节温度方面具有显著优势，为建筑节能提供了新的解决方案。
本文将探讨相变保温建筑材料的研究进展及其在各个领域的应用实例，并展望未来的发展趋势。
相变保温建筑材料是一种利用物质相变过程中吸收或释放大量热量的原理来调节建筑内部温度的材料。
在相变过程中，材料从固态转变为液态或从液态转变为固态，伴随着热量的吸收或释放。
这种材料的出现，可以有效解决传统保温材料导热系数高、储能能力差的问题。
近年来，相变保温建筑材料的研究取得了显著进展。
从材料种类来看，主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。
无机相变材料具有高储能密度、良好的热稳定性，但成本较高；有机相变材料成本较低、可塑性好，但储能密度和热稳定性较差。
针对不同材料的优缺点，研究者们正在开发高效、低成本的复合相变材料。
目前相变保温建筑材料的研究仍存在一些挑战，如相变温度范围窄、相变储能密度低、成本过高等。
为解决这些问题，未来的研究将更加注重纳米技术、先进复合材料等新型技术的引入，以改善相变保温建筑材料的性能。
相变保温建筑材料在建筑节能领域具有广泛的应用前景。
例如，在住宅和办公楼中，采用相变保温建筑材料可以显著提高建筑物的热效率，降低能源消耗。
这种材料还可以应用于城市综合体、工业建筑等领域。
在特定的领域，如数据中心、冷链物流等，相变保温建筑材料能够为能源管理和温度调控提供有效帮助。
总体来看，相变保温建筑材料的研究和应用前景广阔。
随着技术的不断进步和研究的深入，这种材料在建筑节能、可再生能源利用等领域的应用将更加成熟。
未来的研究将更加注重提高相变保温建筑材料的性能和降低成本，推动其在更广泛领域的普及和应用。
需要加强跨学科合作，促进相变保温建筑材料在产学研用方面的协同创新，为实现绿色建筑和可持续发展做出贡献。
随着能源短缺和环境污染问题的日益严重，可再生能源和节能技术的开发利用逐渐成为全球的焦点。
浅谈相变储能在建筑材料的应用摘要：本文介绍相变储能建筑材料的理论基础，相变蓄热材料的分类，相变储能建筑材料研究现状及相变储能建筑材料应用前景。
关键词：相变储能材料建筑材料储能复合相变材料一、相变储能建筑材料理论基础相变储能材料的英文全称为Phase Change Materials，简称为PCM。
相变储能材料是指在一定的温度范围内，利用材料本身相态或结构变化，向环境自动吸收或释放潜热，从而达到调控环境温度的一类物质。
具体相变过程为：当环境温度高于相变温度时，材料吸收并储存热量，以降低环境温度；当环境温度低于相变温度时，材料释放储存的热量，以提高环境温度。
利用相变材料的相变潜热来实现能量的贮存和利用，可用于开发环保节能型复合材料。
通过将相变材料与建筑材料基体复合，可以制成相变储能建筑材料。
它是一种热功能复合材料，能够将能量以相变潜热的形式进行贮存，实现能量在不同时空位置之间的转换。
二、相变蓄热材料的分类相变储蓄材料分：低温相变储蓄材料、中温相变储蓄材料及高温相变储蓄材料。
1.低温相变蓄热材料低温相变储热材料又分为以下几类：（1）无机相变材料无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金。
结晶水合盐通常是中、低温相变蓄能材料中重要的一类,具有价格便宜,体积蓄热密度大,熔解热大,熔点固定,热导率比有机相变材料大,一般呈中性等优点。
（2）有机相变材料有机相变材料主要包括石蜡,脂肪酸及其他种类。
石蜡主要由不同长短的直链烷烃混合而成。
脂肪酸的性能特点与石蜡相似,大部分的脂肪酸都可以从动植物中提取,其原料具有可再生和环保的特点,是近年来研究的热点。
其他还有有机类的固-固相变材料,如高密度聚乙烯,多元醇等。
（3）复合相变材料材料的复合化可将各种材料的优点集合在一起,制备复合相变材料是潜热蓄热材料的一种必然的发展趋势。
（4）复合材料的支撑体目前,国内外学者研制的支撑材料主要有膨胀石墨、陶瓷、膨润土、微胶囊等。
相变储能材料的研究进展与应用相变储能材料是近年来备受研究关注的一种新型储能材料，具有高能量密度、长寿命、高效率等特点，是未来智能电网和可再生能源等领域的关键技术之一。
本文将从相变储能材料的基本原理、研究进展和应用等方面进行分析和探讨。
一、基本原理相变储能材料是利用物质在相变过程中所释放或吸收的潜热实现储能和释能的一种功能材料。
相变储能材料通常由两种物料组成，一种是相变材料，另一种是传热材料。
相变材料是指在特定温度范围内，其内部结构发生相变，从而在储能和释能过程中释放或吸收热量。
传热材料是指能够促进相变材料与环境之间的热传递的材料，它们构成了相变储能材料的基本组成部分。
二、研究进展相变储能材料的研究起源于20世纪60年代，最初的应用是在太空科技领域。
随着全球能源危机和环境问题的日益严重，人们开始更加重视新能源技术的发展，相变储能材料也越来越受到研究者的关注。
目前，相变储能材料的研究范围已经涵盖了多个领域，包括建筑节能、汽车空调、电子产品、工业生产等。
其中，建筑节能领域是相变储能材料最为广泛的应用领域之一。
使用相变储能材料进行建筑节能，可以减少建筑物对空调的依赖性，降低能耗，减缓全球气候变化等方面发挥着重要作用。
三、应用前景随着人们对环境和能源问题的日益重视，相变储能材料的应用前景也越来越广阔。
相变储能材料的主要应用领域有：1. 建筑节能。
相变储能材料可以应用于建筑外墙、屋顶、地板等位置，实现建筑节能。
当前，相变储能材料已经得到了广泛的应用，如利用相变墙体技术进行绿色建筑改造等。
2. 汽车空调。
相变储能材料可以应用于汽车空调系统，通过储存汽车内部的剩余能量和外界环境热量，使汽车可以更加智能化地进行热调节，提升舒适度。
3. 电子产品。
相变储能材料可以应用于电子产品中，如手机配件、电脑散热器等。
它可以将电子产品中产生的废热转化为储存热量的形式进行存储，实现节能减排。
4. 工业生产。
相变储能材料可以应用于工业生产中，如炼钢、铸造、密封等领域。
相变储能材料的研究及应用随着科技的发展，科学家们不断地探索新的材料，以实现更好的性能和应用。
其中，相变储能材料备受关注。
相变储能材料因其具有的高能量密度、快速响应速度和长寿命等优点已经应用于很多领域，例如节能、环保、信息存储等。
本文将介绍相变储能材料的研究过程和应用前景，并探讨未来的发展方向。
一、相变储能材料的研究相变储能材料包括有机和无机两种类型。
其中，无机相变储能材料主要有氧化物、硫化物、氮化物、硼化物、碳化物等。
这些材料的相变点在220K至1500K之间，具有高储能密度和良好的热稳定性。
有机相变储能材料则由聚合物、柔性电路和聚合物薄膜等构成。
这些材料的相变点在240K至400K之间，具有良好的复原性和可调节性。
相比之下，无机相变储能材料具有更高的储能密度和漫长的使用寿命。
相变储能材料的研究主要集中在相变现象的探讨和储能机制的研究上。
其中，相变现象是指在温度或压力变化下物质的相态发生改变的现象。
而储能机制则是指相变储能材料吸收或释放热时，储存或释放储能的机制。
储能机制的研究有助于深入了解相变储能材料的性能，并推进材料的优化。
二、相变储能材料的应用相变储能材料在节能、环保和信息储存等领域具有广泛的应用。
以下是相变储能材料的应用情况：1.太阳热能储存：相变储能材料可以吸收太阳能并将其储存起来，然后在需要时释放储存的热能以供电力或热水使用。
2.智能窗帘：采用相变储能材料制成的智能窗帘，可以根据室内温度自动调节百叶的倾角，使室内温度保持恒定。
3.电缆保护：相变储能材料可以制成电缆保护材料，能够有效防止电缆在高温条件下出现过热现象。
4.信息存储：相变储能材料在信息存储方面也具有潜力，可用于高速数据读写、容量更大的硬盘和移动储存设备。
三、未来的发展方向相变储能材料是一个非常有前途的领域，但仍面临一些挑战。
例如，相变储能材料的热稳定性和能量密度等需要进一步提高。
目前，一些研究机构已经投入研究力量，以推进相变储能材料的性能和应用。
相变储能材料及其应用研究一、引言近年来，随着能源需求的不断增长，寻找新型的高效储能材料已经成为了当务之急。
相变储能材料表现出了从固态到液态或气态时的巨大能量变化，因此受到了广泛的关注。
本篇文章将详细介绍相变储能材料的基本概念、物理特性、制备方法以及其在电子、建筑、航空航天等领域的应用研究进展。
二、相变储能材料的基本概念和物理特性相变储能材料是指在温度、压力或其他物理条件变化下发生相变并释放或吸收大量热量能够以此进行储能、释能的一种材料。
相变储能材料主要表现出以下优点：高能量密度、高效储能和节能环保。
紧随着工业发展的需要，科学家们研制出了各种相变储能材料，其中最具代表性的包括：氢气、水、氢氧化锂、氢氧化钠、氯化锂和铵盐等。
从物理特性上来看，相变储能材料的关键特性是其相变温度和相变潜热。
相变温度是指材料在不同环境下发生相变的温度，可以通过热分析等实验手段进行测定。
相变潜热是材料在相变过程中释放的或吸收的热能，是一个标志性的数据。
相变潜热越高，储存和释放的热能就越大，这也意味着材料的储能效率极高。
三、相变储能材料的制备方法相变储能材料的制备方法主要包括物理法、化学法和复合法三种。
物理法主要是利用降温、升温、扩散等方式进行相变，例如冷冻干燥、蒸发法和蒸馏法等；化学法主要是通过化学反应来制备相变储能材料，例如水合物、碘化铹、氢气等；复合法则是把两种或两种以上的化合物混合在一起，以促进材料的相变。
四、相变储能材料的应用研究进展相变储能材料具有高效、节能、环保等优点，广泛应用于多个领域。
1.电子领域相变储能材料可以在微处理器和其他电子设备中起到冷却作用。
微处理器在工作时会产生大量的热能，会影响电路的稳定性和寿命，而相变储能材料可以将这些热量吸收并储存，发挥出相变潜热对处理器具有冷却的作用。
2.建筑领域相变储能材料也可以应用在建筑领域中，可以通过调节室内温度来降低节能的需求，同时也可以制造具有防盗、防火等功能的建筑材料。
浅谈相变材料在建筑领域的研究进展摘要：利用相变材料的潜热特性，可实现能量的存储和利用，因此在建筑节能领域有着巨大的应用潜力，得益于节能减排战略需求引领。
近年来，我国对于相变材料的研究逐渐拓展和丰富，相变储能技术也取得了长足的进步。
本文介绍了相变材料的分类，深入探讨了相变材料在建筑领域的研究进展。
关键词：相变材料、建筑领域、研究进展一、相变材料的分类相变材料按组分类型可分为无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。
其中，无机PCM主要有结晶水合盐、熔融盐类（如氟化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物等）；有机类PCM主要包括饱和脂肪烃，酸、醇以及酯类，如石蜡、季戊四醇等；复合类PCM则是包含2种及以上同类或不同类PCM，可以有效由于可克服单一相变材料的缺点，还可提高相变焓值、导热率、耐热性等，应用最为广泛。
按照发生的相态分类，最常见的是固液相变材料和固固相变材料。
固-液相变材料是指材料在发生固相与液相的相互转变时伴随热量的吸收和释放；而固-固相变材料是指固体发生晶格结构改变而放热或吸热。
固-液相变材料一般价格更低廉，相变循环和可逆性好，在建筑节能领域应用最广。
二、相变材料在建筑领域的研究进展（一）相变储能砂浆在由水泥、细骨料和外加剂等组成的砂浆基体中添加含复合相变材料的功能填料，经过配方优化后可制成相变储能砂浆，具有储能调温效果。
具体表现为，当白天太阳照射温度较高时，砂浆中的相变功能组分发生相变，热量经过围护结构传递时，被相变储能砂浆阻挡和吸收，因此传递到室内的热量大大削减，室内升温速度减慢；同理，当晚上室内寒冷时，砂浆中的相变功能组分发生相变，可将白天储存的热量释放到外界环境。
室内环境温度变动幅度减小，即可起到节能效果。
兰州交通大学、中国科学院西北生态环境资源研究院、中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司联合开发了一种新型相变储能砂浆。
首先用微波煅烧法制备石蜡/膨胀石墨相变材料，并通过对相变材料、水泥、砂、减水剂等各组分的复合工艺设计，制备出的相变砂浆克服了用于寒区建筑体的传统砂浆强度低、相变时易应力开裂、热焓值低等缺点。
2024年相变储能建筑材料市场发展现状引言相变储能建筑材料是一种被广泛应用于建筑领域的革命性技术。
它利用相变材料的独特性能，实现建筑物的智能节能管理和能源储存。
本文将探讨相变储能建筑材料市场的发展现状。
1. 相变储能建筑材料的定义和原理相变储能建筑材料是利用相变材料的物理性质，将其嵌入建筑结构中，通过吸热和放热的相变过程来调节室内温度。
相变材料具有吸热蓄能和放热释能的特性，能够有效调节建筑内部温度，实现节能目的。
2. 相变储能建筑材料市场的现状目前，相变储能建筑材料市场正在迅速发展。
以下是该市场的几个主要现状：2.1 技术成熟度相变储能建筑材料的技术成熟度不断提高。
目前，已经有多种相变材料可以用于建筑领域，诸如有机相变材料、无机相变材料、复合相变材料等。
这些材料在性能和稳定性方面都得到了广泛验证。
2.2 市场应用相变储能建筑材料已经在市场上得到一定程度的应用。
一些建筑项目开始使用相变储能建筑材料，取得了良好的节能效果。
尤其是在热带和寒冷地区的建筑中，相变储能建筑材料能够显著提高室内温度的稳定性。
2.3 展望未来相变储能建筑材料市场有着广阔的发展前景。
随着技术的进一步成熟和市场需求的增加，预计市场规模将不断扩大。
未来，相变储能建筑材料将在更多的建筑项目中得到应用，进一步推动建筑节能领域的发展。
3. 相变储能建筑材料市场的挑战虽然相变储能建筑材料市场有着广阔的发展前景，但仍面临一些挑战。
3.1 成本问题相变储能建筑材料的成本较高，限制了其在市场上的推广。
降低成本是市场发展的重点之一。
3.2 标准化和规范化相变储能建筑材料市场缺乏统一的标准和规范，这给产品质量控制和市场监管带来了一定困难。
3.3 知识产权保护相变储能建筑材料技术领域存在着知识产权保护的问题。
相关企业应加强自身的知识产权保护意识，促进行业的良性竞争和创新发展。
4. 相变储能建筑材料市场的前景相变储能建筑材料市场有着广阔的前景。
以下是该市场的几个主要前景：4.1 市场规模扩大随着技术的不断进步和成本的不断降低，相变储能建筑材料市场规模将不断扩大。
基金项目:国家973计划项目(2001CB610704-3);国家863计划项目(2005AA332010)相变储能建筑材料的研究进展王信刚,马保国,王 凯,李相国,郝先成(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,湖北武汉430070)摘要:相变储能建筑材料是相变材料与建材基体复合制备的一种新型储能建筑材料。
本文分析了相变材料的筛选和改进方法及其封装技术的研究现状,介绍了相变材料与建材基体复合工艺,系统阐述了相变储能建筑材料的作用机理和应用现状,并指出了相变储能建筑材料在实际应用中存在的一些问题,最后展望了相变储能建筑材料的发展前景。
关键词:相变储能;复合相变材料;微胶囊技术中图分类号:TU5 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2005)12-0010-04 相变材料(Phase Change Materials ,简称PCM )在其本身发生相变的过程中,可以吸收环境的热(冷)量,并在需要时向环境放出热(冷)量,从而达到控制周围环境温度的目的。
利用相变材料的相变潜热来实现能量的贮存和利用,有助于开发环保节能型复合材料,是近年来材料科学和能源利用领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
通过将相变材料与建筑材料基体复合,可以制成相变储能建筑材料。
相变储能建筑材料是一种热功能复合材料,能够将能量以相变潜热的形式进行贮存,实现能量在不同时空位置之间的转换[1,2]。
本文主要对相变材料及其在建筑材料中应用的研究现状进行介绍,并对其现存问题进行探讨。
1相变材料研究现状从20世纪90年代以来,对相变材料的开发,已逐步进入实用性阶段。
相变材料研究主要分为两个方向:相变材料的筛选和改进;相变材料封装技术。
111相变材料的筛选和改进目前国内外应用于建筑节能领域的相变材料主要包括结晶水合盐类无机相变材料,以及石蜡、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等有机相变材料。
结晶水合盐类无机相变材料具有熔化热大、热导率高、相变时体积变化小等优点,同时又具有腐蚀性、相变过程中存在过冷和相分离的缺点;而有机类相变材料具有合适的相变温度、较高的相变焓,且无毒、无腐蚀性,但其热导率较低,相变过程中传热性能差。
近年来,国内外主要研究了石蜡烃、脂肪酸、多元醇类等有机相变材料在建筑节能中的应用。
正烷烃的熔点接近人体舒适温度,其相变焓大,但正烷烃价格较高,且掺入建筑材料中会在材料表面结霜;脂肪酸价格较低,相变焓小,单独使用时需要很大量才能达到调温效果;多元醇是具有固定相变温度和相变焓的固-固相变材料,但其价格高[3,4]。
用于建筑材料中常见相变材料的热物性见表1。
表1 用于建筑材料中常见相变材料的相变温度和相变焓材料名称分子式或简称相变温度/℃相变焓/J ・g -1十水硫酸钠Na 2SO 4・10H 2O 321425018六水氯化钙CaCl 2・6H 2O 2910180正十六烷C 16H 34161723616正十八烷C 18H 38281224214正二十烷C 20H 42361624616癸酸C 10H 20O 23011158月桂酸C 12H 24O 24113179十四烷酸C 14H 28O 25211190软脂酸C 16H 32O 25411183硬脂酸C 18H 36O 26415196新戊二醇NPG 4313050%季戊四醇+50%三羟甲基丙醇50%PE +50%TMP481212514 注:50%PE +50%TMP 为多元复合相变材料。
为有效克服单一的无机类或有机类相变材料存在的缺点,相变材料的研发必然要走二元或多元复合的方向。
近年来,研制复合相变材料已成为相变材料领域的研究热点。
当前复合的方式有两种:一种是将正烷烃与脂肪酸类、多元醇类相变材料混合,制得一定温度下的低共熔混合物,从而以更低的成—01— 节 能EN ER GY CONSERVA TION 2005年第12期(总第281期)本得到更有效的复合相变材料;另一种是将两种或三种多元醇按不同比例混合,形成“共融合金”,从而对相变温度和相变焓进行调节,开发出具有合适的相变温度与相变焓的复合相变材料[4,5]。
112相变材料封装技术为了改善相变材料在建筑材料中的应用效果,使相变材料在建筑材料中的应用真正进入实用性阶段,最近的研究集中在如何将固-液相变材料转化为固-固相变材料。
国内外一般是借助于微胶囊技术和纳米复合技术把相变材料封装成能量微球,从而制备出复合定形相变材料。
如用界面聚合法、原位聚合法等微胶囊技术将石蜡类、结晶水合盐类等固-液相变材料制备为微囊型相变材料[6],用溶胶-凝胶工艺制备有机相变物/二氧化硅纳米复合相变材料[7],用液相插层法制备有机相变物/膨润土纳米复合相变材料[8]。
能量微球的优点是将相变材料与基体材料隔离,相变材料的化学性质得到了保护,而且相变材料在相变过程中呈固态,不会对基体材料产生破坏。
2相变储能建筑材料研究现状211相变材料与建筑材料基体复合工艺将相变材料与建筑材料基体复合制成相变储能建筑材料的方法主要有三种:一是浸泡法,即通过浸泡将相变材料渗入多孔的建材基体中,如石膏墙板、水泥混凝土试块等。
其优点是工艺简单,易于使传统的建筑材料(如石膏墙板)按要求变成相变储能建筑材料;二是掺加能量微球法,即借助于微胶囊技术或纳米复合技术把相变材料封装成能量微球,再把能量微球掺入建材基体中,从而制备出相变储能建筑材料;三是直接混合法,即将相变材料直接与建材基体混合,如将相变材料吸入半流动性的硅石细粉中,然后掺入建材基体中。
许多新型固-固相变材料的不断开发推动了这一工艺的应用。
直接混合方法的优点在于工艺简单,性质更均匀,更易于做成各种形状和大小的建筑构件,以满足不同的需要[9,10]。
212相变储能建筑材料相变材料在建筑材料中的应用主要分为两大类:一类是把相变材料与建筑围护结构结合,制成相变蓄能围护结构(Phase Change Energy Storage Building Envelope,缩写为PCESB E),用于建筑物室内温度的调控。
相变蓄能围护结构可以大大增加围护结构的蓄热作用,使建筑物室内和室外之间的热流波动幅度被减弱、作用时间被延迟(见图1),从而提高建筑物的温度自调节能力和改善室内环境,达到节能和舒适的目的;另一类是把相变材料与大体积混凝土结合,制成相变温控混凝土(Phase Change and Temperature Self2control Concrete,缩写为PCTSC),用于调整反应过程的温度。
相变温控混凝土能有效降低混凝土内部温升速率、延缓峰值出现时间(见图2),从而将有利于解决混凝土因水泥水化热所引起的早期开裂,改善材料耐久性。
注:1-室外气温;2-室内气温(未使用相变蓄能围护结构);3-室内气温(使用相变蓄能围护结构)图1 相变蓄能围护结构对室内外温度波动的衰减和延迟的示意图图2 相变温控混凝土内部温升速率降低、温峰时间延缓的示意图21211相变储能石膏板相变储能石膏板是一种以石膏板为基体,掺有相变材料的储能建材墙板。
其最为普遍的用途是作外墙的内壁材料,可以减弱建筑物室内温度的波动幅度,保持室内舒适性。
Feldman等[11]采用2种方法来制备相变储能石膏板。
第一种方法是将普通石膏板浸泡在相变材料溶液中得到;第二种方法是在制作石膏板的过程中,加入相变材料。
通过DSC分析比较了这2种方法,结果为前者得到的相变储能石膏板,其里层和外层所含相变材料的量不均匀,后者则相变材料分布—11—2005年第12期(总第281期) 节 能EN ER GY CONSERVA TION均匀。
Takeshi 等[12]用95%正十八烷和5%正十六烷作相变材料,并将其压入交联聚乙烯中制成能量微球,然后再把这种能量微球加到其他多孔材料,如石膏板中,从而得到具有储热能力的相变储能石膏板。
21212相变储能混凝土相变储能混凝土是以混凝土材料为基体的复合相变材料的智能混凝土。
相变储能混凝土应用于建筑节能领域,具有普通混凝土材料所无法比拟的热容,利用它作外墙体材料,将有利于室内温度的稳定,从而改善热舒适性,达到节能的目的。
Chahroudi [13]在20世纪70年代就利用芒硝等无机相变材料,采用直接浸泡法制备了相变储能混凝土,但是这类相变材料对混凝土基体有腐蚀作用。
Hawes [14]利用脂肪酸类有机相变材料、采用直接浸泡法制备了相变储能混凝土,并对相变储能混凝土作了广泛深入的研究。
Hadjieva 等[15]用DSC 测试了利用无机水合盐类作相变材料的混凝土体系的蓄热能力,用红外光谱分析了该体系的结构稳定性。
Lee 等[16]采用直接浸泡法制备了相变储能混凝土,并比较了普通混凝土块和浸渍相变材料的混凝土块的储热性能和气流速度对放热吸热的影响。
把相变材料复合到大体积混凝土中,以制得可应用于水工大体积混凝土结构中的相变温控混凝土[17]。
相变温控混凝土是利用储能密度大、相变过程等温或近似等温的相变材料开发出的具有温度自调节功能的本征型智能混凝土。
相变温控混凝土不但能有效降低大体积混凝土内部温升速率,有效防止或预防因水泥水化热所引起的早期热裂缝,而且在大体积混凝土内部中不需要采用设置冷却水管等降温措施,从而简化了其施工工艺,节省了工程造价。
目前,相变材料用于大体积混凝土仅仅是具有技术可行性,相变温控混凝土尚处于理论研究阶段。
21213相变材料在建筑保温隔热材料中的应用建筑保温隔热材料是建筑节能的物质基础。
根据相变材料的相变储能原理,在保温隔热材料中掺入相变材料来制备高效节能建筑保温隔热材料,是最近几年来在建筑节能领域中受到广泛重视的课题。
1996年,德国莱比锡材料研究与测试中心的研究人员将相变材料包裹在微胶囊中,制成微囊型相变材料。
考虑到纤维膜材料质轻、有弹性、耐久、防震等性能,又将微囊型相变材料掺入纤维膜材中,制成建筑保温隔热材料。
研究表明,在每m 2膜材料中掺入40g 微囊型相变材料后,膜材料的综合保温能力大约增加4倍,掺入90g 微囊型相变材料后,膜材料的综合保温能力大约增加8倍。
因此,研究中心提出,应用微囊型相变材料来增加膜材料的蓄热能力,期望添加微囊型相变材料来改进膜材料的保温性能,达到改善建筑物室内环境、减少能耗的目的[18]。
1999年,美国俄亥俄州戴顿大学研究所成功研制出用于建筑保温的固液共晶相变材料,其固液共晶温度是2313℃。
当温度高于2313℃时,晶相熔化,积蓄热量,一旦气温低于这个温度时,结晶固化再现晶相结构,同时释放出热量,在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料,可以保持室内温度适宜。
伊利诺伊州的一家工厂已准备生产浇注这种材料的墙板,并用它建筑房屋[19]。
目前,国内武汉理工大学采用在保温隔热材料基体中掺入少量相变材料的方法来制备用于节能建筑外围护结构的高效节能型建筑保温隔热围护材料。
