建筑节能中相变储能材料的应用综述

3.0 闻远设计 2023-05-09 211 4 17.55KB 2 页 2光币

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建筑节能中相变储能材料的应用综述

近年来，建筑能耗在总能耗中所占的比重越来越大，其中取暖和空调能耗在建筑能耗中就占据

了50%~70%[1].一系列的节能技术被应用于降低建筑能耗，常用的包括墙体节能技术、屋面节

能技术和门窗节能技术[2].相变储能技术是一种潜热储存技术，与传统的保温材料相比，相变

储能材料在蓄冷、过热保护、温度控制和优化建筑体系方面有着独特的优势[3].它可以将一定

形式的能量在特定的条件下贮存起来，并在特定的条件下释放出来，这一特点使它应用于建筑

节能领域时，能够有效地降低室内温度的波动幅度。目前，相变材料在建筑节能领域的应用主

要体现在两个方面：被动式节能，即能量边储存边释放，充分利用自然界的冷热源储存能量；

主动式节能，即能量先储存后释放，借助人工冷热源储存能量[4].不同气候条件的地区应当采

用不同的相变储能方式，我国人口最为密集、经济较为发达的地区是夏热冬冷地区，该地区室

内热舒适度较差，每年用于夏季空调和冬季采暖用的能耗巨大。受当地气候条件限制，被动式

相变储能很难发挥作用，而主动式相变储能对于降低该地区建筑能耗有着十分广阔的应用前

景。

　 1　建筑节能用相变材料的选择与分类

被应用于建筑节能的理想相变材料必须具有以下性能：相变温度合适、相变潜热大、化学性能

稳定、无毒害、成本低、热物性良好等。但实际上，没有一种相变材料可以包含以上所有性

能。因此，选择相变材料时，优先考虑的是合适的相变温度和较大的相变焓，之后再考虑其他

因素的影响。

目前，在建筑节能领域应用较多的相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合型相

变材料[5].有机类相变材料主要包括石蜡、脂肪酸、醇类等，其优点是应用温度范围较广、无

过冷和相分离现象、可循环利用，缺点是导热系数低，易燃。无机类相变材料主要包括无机水

合盐、无机金属等，其优点是单位体积潜热储存量大、成本低而易得、导热性能优良、不易

燃，缺点是相变时体积变化较大、有过冷及相分离现象[6].复合类相变材料主要包括有机-有

机、有机-无机和无机-无机类相变材料，通过复合的方式，可以克服单一类型相变材料的缺

点，因此这一方式已成为目前研究的热点。表 1列出了在建筑领域应用的常见的一些相变材

料。

　 2　相变材料与建筑材料的复合方式

2.1 直接加入法

直接加入法是指将相变材料与水泥、石膏、砂浆、混凝土等传统建筑材料直接混合，这种方法

简便易行，经济成本较低。但是采用这种方法必须注意以下几点：（1）相变材料不能参与水

泥的水化反应且不能与水化产物反应；（2）相变材料不能影响粘结剂和骨料之间的结合作

用；（3）相变材料不能严重影响建筑材料的力学性能和耐久性。然而，大多数情况下直接加

入法往往会导致相变材料发生泄漏，从而会与水化产物反应或者影响整个系统的力学性能和耐

久度。Feld-man 等[10]通过直接加入法在石膏板中掺入 21%~22%的硬脂酸丁酯制成相变墙体，

该墙体物理性能与普通石膏板相差不大，蓄热能力提高了近 9倍。

2.2 浸渗法

浸渗法是指将混凝土、砖块、墙板等建筑材料浸泡在液相相变材料中，通过毛细管作用吸收相

变材料。李乔明[11]使用浸渗法制备了含相变石蜡的复合建筑石膏材料，发现经过 100 次热循

环后，相变温度升高了4.3%,相变潜热下降了 11%,耐久性较差。因此，此种方法制备的石膏板

在实际使用中有较大的局限性。

2.3 封装法

传统的复合方式会导致相变储能材料在与建筑材料的复合过程中出现严重的泄露情况，且较低

的耐久性制约了相变储能材料在建筑节能领域的应用。为了解决这一问题，科研工作者们在将

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摘要：

建筑节能中相变储能材料的应用综述近年来，建筑能耗在总能耗中所占的比重越来越大，其中取暖和空调能耗在建筑能耗中就占据了50%~70%[1].一系列的节能技术被应用于降低建筑能耗，常用的包括墙体节能技术、屋面节能技术和门窗节能技术[2].相变储能技术是一种潜热储存技术，与传统的保温材料相比，相变储能材料在蓄冷、过热保护、温度控制和优化建筑体系方面有着独特的优势[3].它可以将一定形式的能量在特定的条件下贮存起来，并在特定的条件下释放出来，这一特点使它应用于建筑节能领域时，能够有效地降低室内温度的波动幅度。目前，相变材料在建筑节能领域的应用主要体现在两个方面：被动式节能，即能量边储存边释放，充分利用...

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