论建筑节能中相变储能材料的运用

摘 要：如今建筑工程施工大量增多，建筑室内环境的要求逐渐提高，但能源使用的效率不高，浪费问题依旧大量存在，怎样对能源进行合理储存、利用是当前以及今后建筑行业节能发展的重点。相变储能建筑材料作为一种新的材料，在建筑节能中发挥着极为重要的作用，能够减少能源消耗，有很好的发展前景。本文主要就建筑节能中相变储能材料的运用进行阐述分析。

关键词：建筑节能；相变储能材料；运用

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

如今能源危机成为世界性问题，减少能源消耗，提高能源利用率是人们研究的重点问题。尤其是建筑行业，人们积极寻求新型的建筑材料减少能源消耗，使室内环境更加舒适。相变储能材料能够在特定条件下储存能量，并进行释放，使能源消耗得到减少，减少室内温度的波动，对室内环境进行优化，成为未来建筑行业发展的新型材料。

1 相变储能材料的特点分析

根据蓄热方法不同，储能材料可以划分为三种，即显热储能、化学反应储能以及潜热储能。在操作上，显热储能材料是比较便利的，但是由于材料自身的温度是不断变化的，需要在周围环境的诱导下进行能量的释放，所以无法控制环境的温度，此外显热储能材料有着较低的贮能密度，装置的体积是比较大的，所以在实际应用中并没有太大的价值。对于化学反应储能材料，其储能的密度是比较高的，但是由于工艺技术的复杂性，使得其只能在太阳能领域中应用。潜热储能材料即相变储能材料，通过固-固、固-液、固-气或者液-气相变将材料本身吸热、放热的能力发挥出来，有效的储存和释放能量，这种相变储能材料的蓄能密度是比较大的，效率较高，环境温度的变化不会对吸热、放热产生影响，在很多领域都有应用，如太阳能、智能空调建筑物温度的调节控制、废热回收等[1]。因此其是未来热能应用的一个重要研究方向。

随着科学技术的发展进步，将传统建筑材料与相变储能材料相结合，能够很好达到节能的目的，所以在建筑节能发展中，相变储能材料有着极好的应用。

2 建筑节能中相变储能材料的应用

2.1 建筑围护结构中应用

在常用的建筑材料中加入相变材料，可以制作墙体、底板等建筑围护材料。根据目前的研究与应用，制备建筑围护材料大多采用有机类相变储能材料，如添加脂肪烃或脂肪酸类、多元醇类等。脂肪烃或脂肪酸类是固-液相变材料，需要进行封装。多元醇类是固-固相变材料，通过晶型转换进行储能和释能。把相变储能材料加入石膏、混凝土等基础建材即可制備成相变储热建筑围护材料。

首先，相变储能墙体材料，利用相变调温的原理，通过蓄能介质相态变化，使热能得到有效的储存，同时结合环境温度调整室内的温度。若环境温度比规定值低，液态的相变材料会变成固态，释放热量。若环境温度比规定值高，固态的相变材料会变成液态，吸收热量，保证室内温度平衡[2]。与普通墙体材料相比，相变储能材料下的围护结构有很好的蓄热效果，改善室内环境，节约能源。

在建筑围护结构中应用相变储能材料，还能够使围护结构的隔热功能得到强化，使能源高效利用。同时降低建筑物室内外之间的热流波动，使作用时间得到延长，保证室内环境的舒适性，使建筑物的空调以及供暖系统设计负荷得到降低，减少能源消耗。

其次，相变储能采暖地板，这是相变材料与地板材料的结合，相变材料具有一定的蓄热能力，使地板的热惰性得到提升，减弱室内外的热流波动，延迟作用的时间，有效控制室内的温度，使建筑物具有一定的调节温度能力。在相变采暖地板结构中，相变材料需要满足其温度变化范围，提高相变潜热。

2.2 供暖系统中的应用

首先，有相变蓄热器的空气型系统，这种供暖系统主要涉及以下部分，分别是空气型太阳能集热器、集热器风机、相变蓄热器、负荷风机以及辅助加热器等[3]。空气在太阳能集热器与相变蓄热器之间存在，相变蓄热器与负荷间有循环环路。相变蓄热器有很多矩形断面通道，空气可以在其中流动，并且通道是相互平行的，通道需要利用相变蓄热器相变材料分隔，白天利用相变材料储存太阳能，夜晚加热送风，保证夜间房屋需要的负荷得到满足。

其次，太阳能水源热泵供热系统，这种系统冷凝器能够加热空气，保证房间中的供暖效果，蒸发器侧冷媒水系统主要包括相变蓄热器、太阳能集热器、蒸发器以及循环水泵等，相变蓄热装置是壳管式结构的[4]，管侧封装相变材料。通过相变储能材料将太阳能进行吸收，然后利用冷媒水对太阳能进行释放，使其进入到蒸发器中作为制冷剂，实现供暖通风的目的。

最后，地板辐射供暖系统，这种系统利用相变储能材料，储存太阳能以及夜间低价的电能，发挥相变材料中电加热丝的作用，使储存的热量能够被传递到地板层以及热阻材料上，实现供热的效果。地板辐射供暖系统需要的热媒温度不高，有很好的热舒适性，温度波动比较稳定，可以充分发挥太阳能等能源，实现节能效果，是一种比较理想的供暖方法。

3 结束语

相变材料有很好的储能效果，并且在建筑节能中有了很好的应用，减少能源消耗，使室内环境得到改善。由于相变储能材料的发展应用时间不是很长，因此还需要提高重视程度，积极开发与研究，相信未来相变储能材料有很好的发展前景。

参考文献：

[1]沈澄，徐玲玲，李文浩.相变储能材料在建筑节能领域的研究进展[J].材料导报，2015，29（05）：100-104.

[2]李凤艳，袁亚东，杨雅君，王鹏，王超.相变储能材料在建筑节能材料上的应用研究[J].新型建筑材料，2014，41（07）：87-91.

[3]方瑾.相变储能材料在建筑节能中的应用[J].安徽职业技术学院学报，2010，9（04）：30-32.

[4]王磊，熊军.相变储能材料在建筑节能中的应用研究[J].建材世界，2010，31（03）：4-6+9.

作者简介：梁恩才（1979-），男，山东济南人，本科，工程师，研究方向：建筑材料与工程。