相变储能材料在建筑中的应用研究.pdf

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1、材料应用相变储能材料在建筑中的应用研究焦文容渊重庆市建筑科学研究院袁重庆400015冤摘要院介绍了相变储能材料的研究现状及其分类袁讨论了在建筑墙板尧天花板和混凝土中掺入相变材料(PCMS)后对室内舒适度的影响遥运用这种相变储能建材袁可将电力供给峰期时的加热或制冷负荷转移到谷期袁使用户降低使用费用遥同时讨论了PCMS的环境效应袁分析了PCMS的应用前景遥关键词院相变材料曰建筑材料曰热性能曰环境效应中图分类号院TU59文献标识码院A文章编号院1674要3024渊2015冤02要02要01引言2.2多孔吸附法多孔介质种类繁多袁孔隙特性非常

2、丰富袁是理想的储存介质袁近年来随着中国的经济快速发展以及人们生活水平的日益比较有代表性的多孔介质有院膨胀珍珠岩尧膨胀页岩尧石膏尧多孔提高袁人们对室内环境舒适度的要求也越来越高遥在影响室内环石墨等遥采用多孔介质作为相变物质的封装材料可使复合材料具境舒适度的诸多因素中袁室温是一个非常关键的因素袁而维持室有结构-功能一体化的优点袁具有很好的经济性袁并且由于许多多温在16.0-28.0益是保持室内环境舒适度的关键遥通过在普通建筑孔材料都是微小颗粒袁可以有效提高相变过程的换热效率遥材料中加入相变材料要PCMS制成较高热容的建筑围护结构袁可有效

3、地解决舒适度尧节能尧环境污染等问题之间的矛盾遥由于3相变建材具有的环境效应PCMS在一定温度范围内物理状态或分子结构发生转变袁在这个建筑是相变储能复合材料最具应用价值的领域之一袁在建筑过程中同时伴随着大量热量的吸收或放出袁故可利用这种吸放热中的应用也使相变建材的环境效应更加明显袁因此袁提高建筑领量现象来进行温度的调控袁使室内温度达到舒适的范围遥域能源使用效率袁降低建筑能耗就具有了显著的经济效益和社会1国内外研究现状影响遥目前相变建材的环境效应主要表现在以下几个用途中院3.1相变储能天花板尧墙板从20世纪90年代以来袁对相变储能材料的

4、研究已经逐步进相变储能墙板最初是美国20世纪80年代中期开始研究的入实用阶段遥储能材料按照储能方式可分为院显热储能尧潜热储能一种含有相变材料的建筑材料袁根据不同的建筑基体可将其分为和化学储能遥相变潜热储能材料的相变形式一般可分为四类院固-两类院淤以石膏板为基材的相变储能石膏板袁主要做外墙的内壁气相变尧液-气相变尧固-固相变尧固-液相变袁但总的来说应用于建材料曰于用保温隔热材料为基材来制备高效节能型建筑保温隔热筑中的理想的相变储能材料必须满足以下条件院淤相变温度接近材料遥相变储能墙板由于相变材料的蓄热特性袁使通过围护结构人体的舒适度1

5、6.0-28.0益曰于具有足够大的相变焓和热传导性曰的传热量大大降低袁可显著提高室内环境的热舒适性遥盂相变时膨胀或收缩性要小曰榆相变的可逆性要好曰虞无毒性尧无3.2相变储能采暖地板腐蚀性尧无异味尧无降解曰愚制作原料廉价易得遥利用室内地板加热采暖是一种比较新颖的建筑采暖方式袁它1.1固要液相变储能材料提供了更大的采暖面积袁使室内水平温度分布均匀袁垂直温度梯1.1.1无机类度小遥加热的热流负荷可低至100W/m3或更低袁接近理想的采暖无机类固-液相变储能材料有结晶水合盐类袁熔融盐类袁金属和其他无机类相变材料遥其中最典型的当属结晶水合盐遥

6、其中有方式遥Farid等采用微胶囊技术封装的CaCL2-6H2O做相变材料制备相变储能地板袁并比较了此相变储能地板与普通地板的热性代表性的有院Na2SO4-10H2O尧CaCL2-6H2O尧Na2CO3-10H2O等袁具有能遥结果表明相变储能地板的表面温度波动小袁热舒适性较好遥叶以下优点:导热系数大袁熔解热大袁储能密度大袁中性且价格便宜遥宏等研究了利用一种定型相变复合材料作为储能介质的地板辐但这类材料也有两个缺点院过冷度大和相分离遥射采暖系统袁结果表明采用熔点在32益左右的定型PCMS袁室内1.1.2有机类温度波动很小袁并可大大简化

7、控制系统遥有机类固-液相变材料主要有院石蜡尧酯酸类遥石蜡主要由直链烷烃混合而成袁分子式为CnH2n+2袁在一定的范围内随着链的增4存在的问题加袁其熔点和熔解热增加遥相变储能建筑材料对于缓解能源紧张袁提高建筑物舒适性等1.2固要固相变储能材料方面有积极的意义遥要使相变材料在建筑工程实际中得到广泛应固-固相变储能材料主要是通过晶体有序-无序结构转变来用袁还需要对许多问题进行深入的研究遥未来研究的热点将集中完成储放热的袁因其体积变化小袁不生成液态袁过冷度小尧热效率在以下3点院淤针对不同的室内外环境条件袁开发出物美价廉具高等优点袁而日益成为

8、研究的热点遥固-固相变储能材料目前主要有合适相变温度和相变焓袁长期使用过程中物理化学性状稳定的有院多元醇类尧无机盐类尧有机高分子类遥相变材料曰于研究相变材料与常规建材的结合方式袁在掺入相变2相变材料与建筑材料的融合技术材料后多次储能要