論建筑節能中相變儲能材料的運用

摘 要：如今建筑工程施工大量增多，建筑室內環境的要求逐漸提高，但能源使用的效率不高，浪費問題依舊大量存在，怎樣對能源進行合理儲存、利用是當前以及今后建筑行業節能發展的重點。相變儲能建筑材料作為一種新的材料，在建筑節能中發揮著極為重要的作用，能夠減少能源消耗，有很好的發展前景。本文主要就建筑節能中相變儲能材料的運用進行闡述分析。

關鍵詞：建筑節能；相變儲能材料；運用

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

如今能源危機成為世界性問題，減少能源消耗，提高能源利用率是人們研究的重點問題。尤其是建筑行業，人們積極尋求新型的建筑材料減少能源消耗，使室內環境更加舒適。相變儲能材料能夠在特定條件下儲存能量，并進行釋放，使能源消耗得到減少，減少室內溫度的波動，對室內環境進行優化，成為未來建筑行業發展的新型材料。

1 相變儲能材料的特點分析

根據蓄熱方法不同，儲能材料可以劃分為三種，即顯熱儲能、化學反應儲能以及潛熱儲能。在操作上，顯熱儲能材料是比較便利的，但是由于材料自身的溫度是不斷變化的，需要在周圍環境的誘導下進行能量的釋放，所以無法控制環境的溫度，此外顯熱儲能材料有著較低的貯能密度，裝置的體積是比較大的，所以在實際應用中并沒有太大的價值。對于化學反應儲能材料，其儲能的密度是比較高的，但是由于工藝技術的復雜性，使得其只能在太陽能領域中應用。潛熱儲能材料即相變儲能材料，通過固-固、固-液、固-氣或者液-氣相變將材料本身吸熱、放熱的能力發揮出來，有效的儲存和釋放能量，這種相變儲能材料的蓄能密度是比較大的，效率較高，環境溫度的變化不會對吸熱、放熱產生影響，在很多領域都有應用，如太陽能、智能空調建筑物溫度的調節控制、廢熱回收等[1]。因此其是未來熱能應用的一個重要研究方向。

隨著科學技術的發展進步，將傳統建筑材料與相變儲能材料相結合，能夠很好達到節能的目的，所以在建筑節能發展中，相變儲能材料有著極好的應用。

2 建筑節能中相變儲能材料的應用

2.1 建筑圍護結構中應用

在常用的建筑材料中加入相變材料，可以制作墻體、底板等建筑圍護材料。根據目前的研究與應用，制備建筑圍護材料大多采用有機類相變儲能材料，如添加脂肪烴或脂肪酸類、多元醇類等。脂肪烴或脂肪酸類是固-液相變材料，需要進行封裝。多元醇類是固-固相變材料，通過晶型轉換進行儲能和釋能。把相變儲能材料加入石膏、混凝土等基礎建材即可制備成相變儲熱建筑圍護材料。

首先，相變儲能墻體材料，利用相變調溫的原理，通過蓄能介質相態變化，使熱能得到有效的儲存，同時結合環境溫度調整室內的溫度。若環境溫度比規定值低，液態的相變材料會變成固態，釋放熱量。若環境溫度比規定值高，固態的相變材料會變成液態，吸收熱量，保證室內溫度平衡[2]。與普通墻體材料相比，相變儲能材料下的圍護結構有很好的蓄熱效果，改善室內環境，節約能源。

在建筑圍護結構中應用相變儲能材料，還能夠使圍護結構的隔熱功能得到強化，使能源高效利用。同時降低建筑物室內外之間的熱流波動，使作用時間得到延長，保證室內環境的舒適性，使建筑物的空調以及供暖系統設計負荷得到降低，減少能源消耗。

其次，相變儲能采暖地板，這是相變材料與地板材料的結合，相變材料具有一定的蓄熱能力，使地板的熱惰性得到提升，減弱室內外的熱流波動，延遲作用的時間，有效控制室內的溫度，使建筑物具有一定的調節溫度能力。在相變采暖地板結構中，相變材料需要滿足其溫度變化范圍，提高相變潛熱。

2.2 供暖系統中的應用

首先，有相變蓄熱器的空氣型系統，這種供暖系統主要涉及以下部分，分別是空氣型太陽能集熱器、集熱器風機、相變蓄熱器、負荷風機以及輔助加熱器等[3]。空氣在太陽能集熱器與相變蓄熱器之間存在，相變蓄熱器與負荷間有循環環路。相變蓄熱器有很多矩形斷面通道，空氣可以在其中流動，并且通道是相互平行的，通道需要利用相變蓄熱器相變材料分隔，白天利用相變材料儲存太陽能，夜晚加熱送風，保證夜間房屋需要的負荷得到滿足。

其次，太陽能水源熱泵供熱系統，這種系統冷凝器能夠加熱空氣，保證房間中的供暖效果，蒸發器側冷媒水系統主要包括相變蓄熱器、太陽能集熱器、蒸發器以及循環水泵等，相變蓄熱裝置是殼管式結構的[4]，管側封裝相變材料。通過相變儲能材料將太陽能進行吸收，然后利用冷媒水對太陽能進行釋放，使其進入到蒸發器中作為制冷劑，實現供暖通風的目的。

最后，地板輻射供暖系統，這種系統利用相變儲能材料，儲存太陽能以及夜間低價的電能，發揮相變材料中電加熱絲的作用，使儲存的熱量能夠被傳遞到地板層以及熱阻材料上，實現供熱的效果。地板輻射供暖系統需要的熱媒溫度不高，有很好的熱舒適性，溫度波動比較穩定，可以充分發揮太陽能等能源，實現節能效果，是一種比較理想的供暖方法。

3 結束語

相變材料有很好的儲能效果，并且在建筑節能中有了很好的應用，減少能源消耗，使室內環境得到改善。由于相變儲能材料的發展應用時間不是很長，因此還需要提高重視程度，積極開發與研究，相信未來相變儲能材料有很好的發展前景。

參考文獻：

[1]沈澄，徐玲玲，李文浩.相變儲能材料在建筑節能領域的研究進展[J].材料導報，2015，29（05）：100-104.

[2]李鳳艷，袁亞東，楊雅君，王鵬，王超.相變儲能材料在建筑節能材料上的應用研究[J].新型建筑材料，2014，41（07）：87-91.

[3]方瑾.相變儲能材料在建筑節能中的應用[J].安徽職業技術學院學報，2010，9（04）：30-32.

[4]王磊，熊軍.相變儲能材料在建筑節能中的應用研究[J].建材世界，2010，31（03）：4-6+9.

作者簡介：梁恩才（1979-），男，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：建筑材料與工程。