相变储能材料在建筑节能中的运用.doc

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1、相变储能材料在建筑节能中的应用随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，空调能耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严峻不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的27．8％，随着经济的不断进展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。目前广泛应用的外墙外保和气内墙内保温技术尽管能够降低能量的消耗，但由于材料本身的热容量有限，不能充分地将能量

2、进行储存利用，因而限制了建筑节能的能力。16/16如何在维持可持续进展的前提下，使用最低能耗达到居住环境舒适度最大化？那个地点就要用到相变储能材料。相变储能材料（PhaseChangeMaterials，PCMs）是在发生相变的过程中，能够汲取环境的热（冷）量，并在需要时向环境释放出热（冷）量，从而达到操纵周围环境温度的目的，由于相变物质在其物相变化过程(熔化或凝固)中，能够从环境汲取或放出大量热量，同时保持温度不变，能够多次重复使用等优点，将其应用于建筑节能领域不但能够提高墙体的保温能力，节约采暖能耗，而且能够减小墙体自重，使墙体变薄，增加房屋的

3、有效使用面积，因此能够讲，相变储能技术是实现建筑节能的重要途径。相变储能建筑材料是通过向传统建筑材料中加入相变材料制成的具有较高热容的轻质建筑材料，具有较大的潜热储存能力。通过用相变储能建筑材料构筑的建筑围护结构，能够降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖或空调不用或者少用能量，提高能源利用效率，并降低能源的运行费用。因而具有宽敞的应用前景。关于相变储能材料，比较系统的科学研究是在第二次世界大战以后展开。美国麻省理工的M.Telkes和G.A.Lane等人在相变材料的配制和性能研究、相平衡、结晶、相变传热、相变储能系统设计等方面做了大量工作。20

4、世纪7016/16年代初，第一次能源危机爆发，西方发达国家受到巨大冲击，但促进了社会和工程界对相变储能材料和建筑节能技术的重视，相变储能材料的理论和应用研究也得到了长足的进步和进展。目前，相变材料在建筑领域的应用差不多成为其最为重要的利用途径之一，它在太阳能系统、工业余热利用、电力调峰、纺织业等都有专门广泛的利用。能够可能，在今后相当长的时刻里，相变储能建筑材料在环境材料和建筑节能等领域都将扮演极其重要的角色。1相变储能材料1.1相变材料的相变形式相变是物质集态或组成的变化。相变的形式有以下4类：（1）固－固相变；（2）固－液相变；（3）液－汽相变

5、；（4）固－汽相变。一般来讲，从（1）到（4）相变潜热逐渐增大。由于第（3）、（4）类相变过程中有大量气体，相变物质的体积变化专门大，因此，尽管这2类相变过程中相变潜热专门大，但在实际应用中专门少被选用。与此相反，固－固相变由于体积变化小，对容器要求低（容器密封度、强度无需专门高），能够直接加工成任意形状，因此，往往是实际应用中希望采纳的相变类型。然而固－固相变的潜热较小，相变温度一般也较高，对中低温的应用不理想，因此，大多数传统的PCMs16/16是通过固－液相变来储存和释放能量，然而由于该相变过程中会出现液体，必须进行封装处理，因而也限制了其应

6、用范围。有时，为了应用需要，几种相变类型可同时采纳。1.2相变材料的分类大量的有机材料、无机材料和共晶混合物因为特有的熔解温度和潜热储存能力而被定义为相变储能材料，已知的相变储能材料几乎能够满足任何温度范围的使用需求。与传统的显热储存方式不同的是，相变储能材料能够提供更高的储能密度，且能量的储存和释放是一个等温或近似等温的过程，相变储能材料的这种特点是其具有广泛应用基础的缘故。相变储能材料能够按照材料的性质和组成进行分类，具体的类不如图1所示。1.3不同相变材料优缺点的比较依照上述相变储能材料的分类，各种不同材料的优缺点见表1。表1不同种类的PCM

7、s的优缺点项目优点缺点16/16有机相变材料（1）适应温度范围广；（2）固化时没有明显过冷现象；（3）结晶速率高；（4）与传统结构材料兼容性好；（5）化学性能稳定；（6）安全无毒，无腐蚀；（7）循环利用性能强；（8）熔解热高（1）固态时导热性能较低；（2）单位体积储热能力差；（3）容易燃烧；（4）和无机相变材料相比成本较高无机相变材料（1）单位体积储热能力强；（2）成本低廉，易于猎取；（3）导热系数高；（4）熔解热比较高；（5）不易燃烧；（6）有明确熔点。（1）过冷是固-液相变中的要紧问题；（2）有析出现象；（3）体积变化较大。共晶混合物（1）与纯

8、物质相似，也有明显的熔点；（2）储热能力略高于有机混合物。研究开发不多，能够使用的这种材料有限1.4相变材料的选择依据具有