相变建筑材料发展现状及应用分析

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1、相变建筑材料发展现状及应用分析　　相变建筑材料是一种有别于普通建材的新型建筑功能材料，下面是小编搜集整理的一篇探究相变建筑材料发展现状的论文范文，供大家阅读查看。　　【摘要】本文首先指出了相变建筑材料的发展现状，继而探讨了相变建筑材料的发展应用，旨在促进该种材料在建筑领域的进一步应用。　　【关键词】相变建筑材料;发展现状;应用　　近些年来，相变材料(PCM)的开发和利用受到了人们的普遍关注。相变材料具有物相变化特性，在物相变化过程中能吸热或者放热，从而实现能量储存或者释放的效果。采取一定的技术手段将相变材料和常规建筑材料复合在一起，便会得到一种新型储能建筑材料(PCBM

2、)，不仅保留了原有建材的优点，还继承了相变物质的优点。当存储相同热量时，相变建筑材料体积远远小于普通建筑材料的体积。另外，相变建筑材料对温度变化较为敏感，能根据室内温度变化进行能量的存储或者释放，大幅提高了室内环境的舒适度。[1]相变建筑材料的应用还处于起步阶段，有着非常广阔的市场前景。相关专家表示，如果将相变建筑材料广泛应用于房屋建筑中，那么可减少百分之五十用于加热或者制冷的电力消耗。　　1、相变建筑材料的发展现状　　1.1相变建筑材料的发展历程　　1.1.1相变材料应用于建筑材料始于1980年。近些年来，相变材料和相关建筑材料(如石膏板等)的结合更为深入，大大提高了

3、建筑结构的热能存贮效果。上世纪80年代，相关研究人员对相变材料(无机物和有机物)进行了严格的筛选工作。　　1.1.2早期研究重点放在了无机水合盐这一领域，如Na2SO4・10H2O和CaCl2・6H2O，这两种材料尽管熔点合适、潜热较大、价格便宜，但存在过冷、析出、腐蚀以及吸潮等弊端而被排除。接着，人们将研究视线转移到了低挥发性无水有机物这一领域，如聚乙二醇、脂肪酸以及石蜡衍生物等[2]。该类材料在物理化学性能方面较为稳定，再加上良好的热行为以及可调的相变温度，因而具有一定的开发潜力。　　1.1.3最近几年，国内外开始致力于有机相变建筑材料的

4、研究，包括石蜡烃、脂肪酸以及多元醇类等。正烷烃的熔点和人体舒适温度较为接近，相变焓大，缺点是价格贵，且会造成建材表面结霜;脂肪酸价格便宜，相变焓小，单独使用时，对量的需求很大;多元醇不仅具有固定相变温度，还具有固定相变焓，缺点是价格偏高。　　1.1.4为了解决单一相变材料存在的问题，人们对二元及多元相变体系展开了进一步的研究。　　1.1.4.1目前，主要存在两种复合方式：(1)将正烷烃与脂肪酸类、多元醇类相变材料混合，从而实现以更低成本获得效果更好的复合相变材料。(2)将两种或三种多元醇进行一定比例的混合，最终形成共融合金，以实现对相变温度或者相变焓的有效调节[3]。　

5、　1.1.4.2相变材料混合物的研发和应用，极大地推动了相变建筑材料的发展，主要表现在以下几个方面：(1)在选用相变材料时，有效克服了纯物质熔点的限制问题，拓宽了筛选范围，人们可以选择两种或者两种以上、具有不同熔点的纯物质去制作所需要的相变材料混合物，从而降低了制造费用。(2)由于组元的不同以及成分的可改特性，为相变温度的可连续调整奠定了基础。(3)应注意组元的适当选取，使混合物部分或者全部继承某些组元的优点，如对烷烃和醋类进行有机混合，一方面有助于相变潜热的保留，另一方面有助于表面结霜的抑制。　　1.2相变建筑材料的应用　　建筑领域，如何高效应用相变材料是一个值得深入

6、研究的课题。为使相变建筑材料达到最佳节能的要求，应结合相关因素(包括建筑构造、气候环境以及使用目的等)，对相变建筑材料以及换热方式进行科学布置[4]。　　1.2.1相变材料和混凝土结合　　用于构筑建筑墙体在建筑节能领域，相变储能混凝土在热容方面远远优于普通混凝土。将相变储能混凝土用作外墙体材料，有助于保持室内温度的稳定，改善室内热舒适性，同时达到节能的目的。在上世纪70年代，Chahroudi等人就以芒硝等无机相变材料，并通过直接浸泡法制备了相变储能混凝土，值得一提的是，该类相变材料将会对混凝土基体产生一定的腐蚀作用。张东等人对相变混凝土的制备方法和热性能进行了深入的研

7、究。他们采用两步法，即先制备定形相变材料――骨料，然后再采用相变储能骨料，用普通混凝土的制备技术配制了相变储能混凝土。所得到的相变储能混凝土在储热效果方面远远好于一般混凝土。Kuznik等人用数值模拟方式研究一种含新型相变材料的墙体的热性能，试验显示，相同气候条件下与不含相变材料墙体相比，含相变材料的墙能够有效控制室内温度波动，当天气过热时，效果的更加。研究显示，利用以下方法可将相变材料有效地包容于混凝土中：(1)将相变材料吸入多孔材料。(2)将相变材料吸入超细的特殊SiO2材料中。(3)将相变材料渗入聚合物载体中[5]。　　1.2.2相