| 标题 | 相变储能建筑材料的应用技术进展 |
| 范文 | 翟亚涛 摘要 利用相变储能材料来实现能量的贮存与利用，是近今年来能源利用领域中非常活跃的研究课题。相变储能材料用于建筑节能领域，有利于提高建筑物的热舒适性，达到节能降耗的目的。随着人们生活水平的提高，人们对建筑节能也愈来愈重视。相变储能建筑材料的应用前景也会愈来愈广阔。 关键词 相变储能材料；建筑；节能；能源；潜热性能 中图分类号TU2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0082-02 随着人们生活水平的提高，人们对室内环境舒适度的要求也愈来愈高，节能技术也因此得到了更多的应用。然而，能源用率仍不是较高，存在着较大的浪费。如何可以将能源储存起来，在需要的时候合理地利用它，成为人们当前考虑较多的问题。相变储能建筑材料作为一种新型建筑功能材料，在储能、节能方面有着较好的应用前景。相变储能材料用于建筑节能领域，有利于达到节能降耗的目的。随着人们对建筑节能问题的逐渐重视，相变储能建筑材料的应用前景也必定会愈来愈广阔。 1 相变储能材料的概念阐述 1.1相变储能建筑材料 相变储能材料的英文全称为Phase Change Material，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的变化，根据自身独特的潜热性能，当环境温度升高或降低时，它可以向环境自动吸收多余热量储存起来或释放储存的热量能起到保温作用的一种热功能复合材料。利用相变材料的相变潜热来实现能量的贮存与利用，有助于开发环保节能型复合材料，是近今年来材料科学与能源利用领域非常活跃的前沿研究课题。 1.2相变储能建筑材料特点 按所储能量的特点，储能材料可分为：储冷材料与储热材料。储能材料按储能的方式大体分为：潜热储能、显热储能与化学反应储能三大类。化学反应储能技术复杂并且使用不便。显热储能材料自身的温度在不停地变化，无法达到控制温度的目的，其应用价值不是较高。而潜热储能材料不但能量密度较高，而且所用装置简单、设计灵活、体积较小、使用方便且易于管理。可以有效地降低对建筑物的要求，进而使建筑物可以采用更加灵活的结构形式。在这三大类储能材料中，相变储能材料的潜热储能最具有实际发展前途，也是当前应用最多以及最重要的储能方式。 2相变储能材料应用于建筑领域的意义 当前使用的许多相变储能系统都比较复杂，并且价格昂贵。相变储能建筑材料则是将相变材料加人到传统建筑材料中，可以做建筑结构材料，承受荷载。建造的房屋时无需额外套装设备，同时料又具有较大的蓄热能力。相变储能建筑材料，本身即具有较大蓄热功能。不但可以降低室内温度波动，提高舒适度，可以减少所需空气处理设备的容量。同时可以使空调或者供暖系统利用夜间廉价运行，降低空调与供暖系统的运行费用。所以，应用此技术使建筑供暖或空调不用或者少用能量，在使用上非常简单。 3 相变储能建筑材料的应用技术 3.1相变储能建筑材料性能的试验研究 1）红外光谱分析PCM与基体材料的相容性； 2）用差示扫描量热法（DSC）测试相变储能建筑材料的相变温度与相变潜热等参数； 3）投射电镜（TEM）测试PCM在集体材料中的形貌及是否发生流淌现象。 但现阶段的测试技术并不能较好的测定相变储能建筑材料的蓄热延迟效应，并且所测得的相变潜热也无法与国家规定的节能指标直接挂钩。当前采用使用相变储能建筑材料建造一栋房屋，对每面墙体分别进行测量的方法得到相变储能建造材料蓄热值。然而这种方法造价较高，试验过程所要求的测试资源数量也较大；另外，准确控制试验房屋周围环境的温度、湿度恒定难度也相对较大，而环境因素又是对被测指标的重要参量。 3.2相变储能建筑材料的制作技术 PCMS的盛装是相变储能应用务必解决的一个技术难点。对相变储能建材来说，就是如何用适当的PCMS封装技术，来解决PCMS与建材的相容性。PCMS浸渗法能获得较高的储能容量，尤其是在多孔的混凝土件上得到了较好的热储蓄效果。包裹PCMS法主要分两类，一种是微胶囊法，就是用薄的、分子重量的聚合物层把PCMS包裹成小的、球形以及杆状的颗粒，与各种基体结合；另一种方法是宏观包裹，就是把PCMS填塞到例如袋、管、球、板抑或其它形式的容器内，这种容器可以直接作为热交换器用，或者与建筑产品结合到一起使用。这种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与大小的建筑构件，以满足具体环境的需要。 3.3相变储能混凝土的应用 把相变材料复合到大体积混凝土中，从而制得能够应用于水工大体积混凝土结构中的相变温控混凝土。相变储能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，以混凝土材料为基体、复合相变材料的智能混凝土，开发出的具有温度自调节功能的本征型智能混凝土。 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没法匹及的热容。应用于水泥混凝土材料中的相变材料，在碱性环境中稳定，不影响材料的耐久性能等。利用它作外墙体材料，不但能有效降低大体积混凝土内部温升速率，并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，将有利于室内温度的稳定，进而改善热舒适性，简化了其施工工艺，达到节省能源，缩减工程造价的目的。 4 应用展望 相变储能材料用于建筑节能领域，有利于提高建筑物的热舒适性，达到节能降耗的目的。其与基体材料的长期稳定性、相容性、结合形式都会对相变储能建筑材料的结构强度、应力变化等性能发生影响。随着新型PCM的不断研究与开发，随着人们对建筑节能的重视,新的测试技术的进一步完善，以及人们的环境保护意识的逐步增强，相变储能建筑材料也必定会在今后的建材领域大有用武之地，也会逐渐被人们所认知，其应用前景也会愈来愈广阔。 参考文献 [1]吴科如.颗粒型相变储能复合材料[J].复合材料学报，2010(20). [2]谭羽非.新型相变蓄能墙体的应用探讨[J].新型建筑材料，2010(2). [3]周建敏.建筑节能新技术，相变储能建筑材料[J].房材与应用，2009(6). [4]李爱菊.定形相变储能材料的研究进展及其应用[J].技术新工艺，2009(12). [5]葛新石.带定形PCM的相变贮能材料性能数值模拟[J].太阳能学报，2009(7). |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。