試析相變建筑材料在建筑節能領域的運用

■付文浩 ■南昌市遠大建材行，江西 南昌 330001

自改革開放以來，我國建筑行業得到了全面發展，全國各地都在進行建筑施工。隨著建筑行業的不斷發展，建筑污染、節能等問題隨之而來。雖然我國建筑行業一直以來都保持著良好的發展勢頭，但建筑節能一直是我國建筑業發展中的薄弱環境。節能減排、生態環保已經成為了現今建筑行業發展的主旋律，加強對節能建筑材料的應用勢在必行。相變建筑材料作為新型建筑節能材料受到了社會各界的普遍關注，隨著相變建筑材料開發與研究的深入，相變建筑材料技術越發成熟，不久的將來相變建筑材料將會廣泛應用到建筑節能領域。

1 建筑節能的重要性和必要性

雖然我國地大物博，但實際上我國是資源貧乏國，資源存量嚴重不足，能源形勢不容樂觀。據統計數據顯示，發達國家的建筑能耗僅占社會總能耗的百分之二十，但從我國能源消耗數據中可以發現，建筑消耗占能源總消耗量的百分之三十五，并且依然在逐漸上升。作為世界上自然資源浪費最嚴重的國家之一，我國對能源的使用及消耗僅次于美國，建筑能源消耗領域問題日益突出［1］。建筑材料高消耗不僅提高了建筑成本，更造成了嚴重的污染，破壞了環境與生態，若是在建筑材料節能領域多下功夫，不僅能降低成本，更能保護環境與生態［2］。發展建筑材料節能是近些年世界建筑領域發展的基本趨勢。發展建筑節能利國利民，還可推動國民經濟的持續化發展，有利于緩解我國能源資源稀缺的緊張局面，是社會經濟發展的需要［3］。另一方面，建筑節能更是改善建筑污染的主要途徑。建筑用能是大氣的主要污染源之一，建筑節能在節約建設原材料的同時，還可以減少廢料污染，保護生態環境。二零零五年，我國建設部發布了建筑節能標準，二零零六年，我國新建建筑百分之五十以上設計基于節能標準基礎上進行設計，建筑節能趨勢不可逆轉。雖然目前我國在建筑節能方面仍不完善，但隨著各類節能建筑材料的開發和研究，我國建筑節能水平將會進一步提升［4］。

2 建筑能耗研究

建筑能耗和建筑材料的選擇和使用有著直接關系。建筑材料不僅關系著整個建筑的質量和安全性及壽命，更關系著建筑節能問題，建筑材料的重要性不言而喻，所以建筑材料選擇必須謹慎，建筑節能就應從建筑材料抓起。據相關數據統計顯示，建筑材料能耗占整個建筑能耗的百分之九十，解決建筑材料能耗是實現建筑節能的關鍵。目前建筑材料能耗嚴重的主要有:水泥、玻璃、鋼材，這三種建筑材料是現代建筑施工中必不可少的建筑材料，幾乎所有的建筑工程離不開水泥，所以水泥也是在建筑施工中消耗量最大的。除了水泥外，最關鍵的建筑材料就是鋼材，鋼材的使用及質量直接影響著建筑壽命，是建筑工程中最重要的建筑材料，更是耗能的重點。另一方面，建筑施工中混凝土施工過程處處都會存在能源消耗，在建筑施工全過程中能耗總量也是非常驚人。由此可見，建筑能耗主要是來自建筑材料，所以想要實現建筑節能，也必須加強對節能建筑材料的使用，從根源上解決建筑能耗問題，實現建筑節能。

3 相變建筑材料

相變建筑材料是可隨著溫度變化而改變物理性質并能提供潛熱的物質，這種轉變物理性質的過程稱為相變過程，因此被稱為相變建筑材料。相變建筑材料是目前建筑節能領域的新型材料，材料在相變的過程中將吸收或釋放大量的潛熱，可存儲多余能量，在特定的情況釋放，起到調節室內溫度的作用，從而有效降低能源消耗，間接提高建筑保溫隔熱性能和采暖供熱、空調制冷制熱系統效率，是節能環保的最佳綠色環保建筑材料。此種材料的研究主要經歷了四個階段:最早生出想法將相變材料應用于建筑領域是在一九八二年，但是由于受到技術因素影響，并沒有理想的成績;二十世紀九十年前期，建筑領域開始重視相變材料，對相變建筑材料的研究主要停留可行性研究上;二十世紀九十年代，對相變建筑材料的研究開始逐漸完善，主要側重于對相變建筑材料的相容性、穩定性及實用性的研究;在二十世紀最后十年，相變建筑材料的研究已經主要放在定型技術及新型相變建筑材料的開發，和如何將相變建筑材料實用到建筑工程中。目前，這種材料已經被廣泛應用到了各種大小建筑工程中。

相變材料按成分可分為:有機、無機、復合三大類。不同的相變建筑材料導熱系數、儲熱密度、成本都有著一定的差異。目前相變建筑材料的主要復合工藝有:PCM 封裝后置入建筑材料、PCM 滲入多孔建筑材料、PCM 直接混合建筑材料、PCM 乳化添加入建筑材料中。相變建筑材料的應用不僅節能了能耗，更降低了建筑污染，并且相變建筑材料造價低廉，更節約了建筑施工成本。

4 相變建筑材料在建筑節能領域的運用

4.1 相變建筑材料在墻板中的應用

相變建筑材料是建筑節能領域的革命性發展，節能效果可達到百分之六十。目前相變建筑材料在墻板中的使用，多將PCM 注入墻板，這種相變儲能墻板的建筑材料有著儲熱特性，可使墻板傳熱量大大降低。相變墻板有著明顯的調節室內溫度的作用。實驗證明，在建筑施工中使用相變墻板可使室內溫度最高下降四攝氏度左右，冬天則能夠提高室內溫度，這大大節約了采暖能源消耗。北方建筑使用相變墻板后，一百平米的房屋，一個采暖季用電量僅十度電，應用了相變墻板的室內能在斷電后依然可以保持數個小時的恒溫狀態，有效減少了對空調的使用，節約了電能，實現了冬暖夏涼。

4.2 相變建筑材料在混凝土施工中的應用

混凝土是現代建筑必不可的建筑材料，更是建筑能耗的重點，相變建筑材料在混凝土施工的應用多將PCM 注入混凝土塊中。相變材料在混凝土中的應用有利于混凝土水化熱的控制，是提高混凝土耐久性、防水性，改善混凝土熱裂縫問題的有效手段。另一方面，相變混凝土塊儲熱能力將提高兩倍，這使得建筑整體的保溫、隔熱性能更好。

4.3 相變材料在地板中的應用

地熱是一項新穎的建筑采暖思路，不僅提供了更大的采暖面積，更使室內水平溫度分布更加均勻。但是傳統地熱施工能耗嚴重，并且施工成本較高。利用相變地板來進行采暖來實現地熱，能夠有效降低能耗，減少施工成本。一般相變材料在應用地板中多使用封裝技術，增長地板的使用壽命。實驗證明，相變地板能夠有效降低地板表面溫度波動，為人們提供更好的舒適性。

4.4 相變材料在砂漿的應用

砂漿是現代建筑中最常用的建筑材料，把相變材料混入砂漿中，能夠使砂漿成為具備儲能能力的相變儲能砂漿。這種相變儲能砂漿能夠作為室內冬季保溫及夏季的制冷材料，能減少室內溫度波動。實驗證明，每2CM 厚的相變儲能砂漿儲熱能力就相當于20CM 厚的磚木結構墻。利用了相變儲能砂漿的建筑，當室內溫度高于二十二攝氏度時，相變儲能砂漿便會自動吸收室內熱能，自動調節室內溫度。冬季如果室內溫度低于二十二攝氏度，相變儲能砂漿便會釋放白天吸收的熱能，提高室內溫度。

5 結束語

隨著我國建筑行業的高速發展，我國建設工程呈現出了集約化、規?；⒋笮突奶攸c，有效降低建筑能耗意義重大。相變建筑材料在建筑節能領域的應用不僅提高了建筑質量，降低了建筑成本，更提高了我國材料節能，推廣相變建筑材料勢在必行，相變建筑材料的應用對我國建筑行業可持續發展起著積極作用。

［1］徐雪梅.新型綠色節能建筑材料中相變材料的使用［J］.湖北建筑工程學院，2012，13(11):119 -124.

［2］李金旺.現代建筑工程中對相變建筑材料的應用探討［J］.浙江職業技術工程學院，2011，11(14):132 -136.

［3］萬受眾.相變材料在建筑節能中的應用及其研究進展［J］.陜西現代職業技術學院，2012，16(12):112 -130.

［4］王雪瑩.分析有機相變材料在建筑節能領域的應用研究［J］.江蘇交通道路學院，2013，10(11):102 -111.