相变材料在建筑节能的应用

在建筑技术快速发展的背景下，人们对建筑物功能及内部环境舒适度要求愈来愈高。要实现丰富的建筑物功能，建筑物整体能耗势必提升，这使得建筑节能设计愈来愈受到关注。在围护建筑结构同时利用相变材料搭建，不仅能够有效降低建筑物内部温度波动，还能减少能量消耗，有利于提高能源利用率，达到节能目的。基于此，本文对相变材料在建筑节能当中的应用进行了分析，并提出了一系列观点，以供参考。

建筑节能主要是指在建筑物建造及使用过程中，在满足同等需求或达到相同目的的情况下，尽可能降低能耗。通常情况下，建筑物使用能耗往往大幅度超出建筑物建造能耗。因此，降低建筑物使用能耗便成为了建筑节能所关注的重点内容。近年来，我国建筑节能减排事业发展较快，在新型节能型建筑墙体、建筑物表面控温材料等技术领域均取得了一定突破。在相关技术支持下，使得节能型建筑普及面日益扩增。在部分城市还出现了一批低碳型节能建筑群，这也标志着我国建筑节能事业进入了一个新的发展期。未来建筑节能技术将具备更大的应用空间。

1相变材料节能原理分析

相变材料特点是随着环境温度的变化而发生相应的变化，并提供潜热。相变材料可有效吸收环境当中热量，在需要热量时又可将这部分热量向外部释放，让环境温度维持在相对稳定的范围内。相变材料本身并不会产生温度，但其吸收和释放的能量却相当惊人。在建筑材料当中加入相变材料，能够让建筑材料具备储能功能，这样建筑材料便具有了吸收外界热量或将热量释放的功能，从而提升室内温度，有利于降低供暖及空调用电的损耗，达到节能目的。

2各类相变材料特点分析

2.1固-液相变材料

固-液相变材料主要分为以下几类：（1）无机类。无机类固-液相变材料又包括熔融盐类、结晶水合盐类、金属及合金类。其中结晶水合盐类具有一定代表性，如十水硫酸钠、六水氯化镁等均具备了固定的熔点及较大的溶解热。结晶水合盐多为中性，导热系数较大，且成本低廉。无机类固-液相变材料尽管储热能力较优，但在具体应用过程中也会出现一定问题。对其进行加热，部分盐类物质不溶解于结晶水会沉于底部，从而出现分层。同时，材料需要达到冷凝点以下的一定温度时才会出现结晶。在此类材料使用过程中，可适当添加增稠剂及成核剂，以改变晶体结构，使其正常发挥作用。

（2）有机类。有机类固-液相变材料固体成型相对理想，一般不会出现相分离或过冷才能结晶的现象，性能较为稳定。但有机类固-液相变材料导热系数相对较低，且熔点不高。如果在高温环境下使用容易出现挥发，甚至会出现燃烧、爆炸的情况。

2.2固-固相变储能材料

固-固相变储能材料可利用材料晶型转换实现储能与释放能量。在相变过程中固-固相变储能材料体积变化相对较小，不会出现泄漏，使用寿命相对较长。固-固相变储能材料主要涵盖以下几类：

（1）无机盐类。该类相变材料可通过不同类型晶型变化进行吸热、放热，在高温环境中具有良好的适用性。（2）多元醇类。此类相变材料包括新戊二醇、二羟甲基氨基甲烷等。这类相变材料原理与无机盐类相似，主要是通过晶型间转变实现放热或吸热。该类材料性能较优且寿命较长，但也存在显著缺点：当加热温度超出固-固相变温度时，即晶态固体转变为塑性晶体时，塑性晶体当中存在较大蒸汽压，容易出现挥发性损失，其稳定性会有所下降。

3相变材料在建筑节能当中的具体应用

3.1相变材料在储能地板中的应用

在建筑物储热或储冷当中，储能地板发挥了较为重要的作用。地板表面覆盖物及厚度会对地板层温度分布及能量消耗产生直接影响。相关研究表明，将定形相变材料作为地板材料可获得较好的储能效果。利用该地板能够有效降低由于室内电加热系统启停而造成的室内温度波动，室内平均辐射温度会有一定幅度上升，可改善室内采暖舒适度，并获得良好的节能效果。

有学者认为由于相变材料能够在较小的温度范围内进行潜热存储，所以可在地板电加热系统当中将以相变材料代替普通混凝土材料。这样有利于提升内部环境的舒适性，也可让地板电加热系统适应多种气候条件，能够根据气候条件的不同进行调节。还有学者以二氧化硅为载体，通过溶胶、凝胶法制备出复合型相变材料。将其作为填充层材料不仅能够改善建筑内部温度环境，也可有效控制地板采暖系统的厚度与荷载。

3.2相变材料在保温隔热材料中的应用

保温隔热层是实现建筑节能的基础。将相变材料按照一定比例掺入到保温隔热材料当中，保温隔热层可实现高效建筑节能。一些研究当中将由多孔介质与有机相变物质制得的复合型颗粒装相变材料加入到保温隔热材料中，不仅能够获得较好的相变储能功能，材料的稳定性与耐久性也有所上升，可获得较好的综合效益。

另外，将含有相变材料的石膏板替代传统石膏板，能够让墙板获得被动太阳供暖及冷却效果，可有效提升单位体积储能总量，防止建筑物温度出现剧烈波动。总之，在建筑功能愈来愈丰富的情况下，建筑能耗也变得愈来愈高。相变材料为建筑节能提供了良好的技术支持。将相变材料置入地板、保温隔层以及混凝土当中，能够发挥储能、释能的作用，不仅能够增加室内环境舒适性，还能够降低建筑供热、制冷设备能耗，达到节能目的。

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