节能型相变储能建筑材料的应用及发展

郑鹏飞

[摘 要]当前，较高的能源利用率已经不能同有限的能源现状相适应，其中仍旧存在较大程度的浪费。针对这一情况，怎样实现能源的有效集中储存就成为了十分重要的一项内容，这也是能源发展中急需要解决的问题。在建筑领域中使用相变储能材料，对节能降耗具有一定的作用，并且可以适当增加建筑材料的热舒适性。在社会的进步和发展中，人们对节能问题更加重视，相变储能材料在未来的应用中具有良好的应用前景。下面我们对就对相变储能建筑材料的应用技术进行分析。

[关键词]节能型；相变储能；建筑材料；应用和发展

建筑行业快速发展的同时对能源的消耗也在迅速攀升。当前的能源市场形势又十分严峻，，新能源的开发和建筑耗能的进一步降低已经成为改变能源紧缺现状的必然手段。在相关建筑科学人才的研究下，人们发现了一种新的建筑材料，节能型相变建筑材料，有效降低了建筑耗能，实现了对我国能源消耗的缓解，奠定了我国可持续发展的良好基础。

一、节能型相变储能建筑材料的认识

相变材料主要是一种在物质产生的变化中将变化产生的能量实现储存的材料，在适当的时候可以实现对储存能量的释放，进而有效的控制周边环境的温度。实现相变材料在建筑方面的应用，将两者进行有效结合，就会诞生新型相变储能建筑材料，在未来的建筑中实现该种材料的应用可以有效降低建筑耗能，实现建筑能源的节约。传统相变储能系统往往价格比较高，操作和使用系统比较复杂，在实际应用中存在很多不足。相变储能建筑材料中红不仅具有较高的承受荷载能力，同时还具有蓄热性能。我国的相变储能材料研究中主要研究的方向一是不断改进和筛选相变材料，二是相变材料技术中对应的封装技术应用。

二、相变储能建筑材料中主要应用的技术

1.相变储能围护结构的制作

在建筑施工中应用到的相变材料，在将其制作成储能围护结构中主要使用以下三种方法：一是浸泡法，也就是说需要经过浸泡将相变材料在建筑基体中实现融合，例如在混凝土试块或是石膏墙板的制作中融入相变储能材料，该种方法的特点是工艺简单，将传统建筑材料转变为相变材料的过程比较方便。第二是直接混合法，也就是直接将建筑材料和相变材料进行混合，例如在半流动性的硅石细粉中加入相变材料，随后在实现在建筑材料中的混入，该种方法主要有性质均匀和工艺简单的优点，比较容易形成各种大小和不同形状的结构，极易满足各种不同的需求。第三是掺入能量微球。也就是说借助纳米复合技术或者是微胶囊技术将相变材料转化为能量微球，随后在建筑集体中加入能量微球，得到相变储能材料。

相变储能材料在建筑保温隔热材料中的应用，依据相变材料的原理，将相变材料加入保温隔热材料中，得到节能高效的建筑隔热保温材料。在1996年，德国莱比锡材料研究中心，研究人员将相变材料做成微囊性相变材料。对该种材料的耐久性进行分析，在具有弹性、轻质纤维膜材料的防震性能研究后，得知需要將纤维膜材料和微胶囊相变材料进行融合，进而得到具有隔热性能的保温建筑材料。在分析和研究中得知，将40g微胶囊相变材料加置膜材料中以后，保温性能大约可以提升四倍，在每平米的材料中加入90g后，可以增加8倍左右的综合保温性能，研究提出，在增加膜材料的热储能时，使用微胶囊相变材料，在一定程度上可以增加保温性能，实现降低能量损耗的目标，对室内的建筑环境进行改善。美国俄亥俄州的戴顿大学在1999年，研制除了固液晶相变材料，并将其应用在建筑保温材料中，温度在23℃左右。目前我国的高校关于相变材料中，有武汉理工大学将其应用在隔热保温材料中，并将其形成的隔热保温材料运用在节能建筑的外围中，这种相变材料的使用不仅可以对材料的热稳定性进行改变，提高热储能力，还对材料的粘结能力、强度和耐久性产生一定的影响。节能建筑中的高效能材料对隔热和保温性都有要求，在保证热储能力和保温性能的关键中最重要的是不断研究其双重作用的经济、稳定平衡点。

2.相变储能混凝土

在大体积的混凝土中使用相变材料，可以将混凝土变为相变储能混凝土。该种材料的使用同普通的混凝土相比，具有不能比拟的比热容，对建筑材料的耐久性不会产生太大的影响，同时无需在混凝土中使用冷却水管来降低建筑温度，可以迅速降低混凝土内部的温度，保证了室温的稳定，该种材料的使用可以适当的简化工艺，并对热舒适度进行改变，降低造价。

三、节能型相变储能建筑材料在未来的发展

节能型相变储能材料还需要进一步的研究和发展，该种材料今后的主要发展方向为：实现对具有环保价值材料的选择，例如利用可再生的衍生物和脂肪酸，发展钢架可以适应相变焓、相变温度在长时间的使用中都具有良好稳定性的材料，对热导性进行不断改变。二是发展强化换热法，不断改变换热器结构，将不同相变温度的材料布置在热流导体的方向上。三是分析相变材料的封装材料及工艺，增加相变储能材料的多种优良性能，例如防火性、导热性和机械性能等。

四、结语

本文对节能型相变储能建筑材料进行了介绍，并对该种材料在研究中的应用进行了详细的分析，最后对该种材料的未来发展方向进行了展望，希望可以对建筑行业的节能材料使用提供一定的参考。

参考文献：

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[2]赵宇晗.相变储能建筑材料的应用技术进展分析[J].江西建材，2015，20：7.

[3]张巨松，金亮，吴晓丹.相变材料发展及在建筑节能工程中的应用[J].辽宁建材，2010，02：38-45.