相变材料在建筑节能中的应用.pdf

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1、!!i塞!!旦矍壑丝丝墨丝粪丝丝丝丝差翌篁：盔墨墨DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2014．06．015相变材料在建筑节能中的应用张丽娟1⋯，田国华1'2(1．江苏建筑职业技术学院，江苏徐州221116；2．江苏省建筑节能工程技术研究中心，江苏徐州221116)摘要：简要介绍了相变原理与常用的相变储能材料，从围护结构、太阳能热泵、余热利用、地板敷设供暖、蓄冷空调等方面对相变材料在建筑节能中的应用做了介绍。并对相变材料今后的应用和研究做了展望。关键词：相变材料；建筑节能；应用中图分类号：TB34／TU59文献

2、标志码：B文章编号：1672—4011(2014)06—0032—020前言随着人们生活水平的提高，建筑能耗占社会总能耗的比例越来越高，建筑节能技术的研究与应用也越来越重要。目前，有很多的建筑节能技术，其中，合理地应用建筑储能材料是降低能耗的有效措施之一。相变材料能够在一定温度范围内储存和释放热量，从而可以调节周围环境温度，降低能耗，达到节能的目的⋯。1相变原理相是物质的一种确定原子结构形态，均匀同性称为相。物质有3种基本的相：气相、液相和固相。随着温度的变化，物质的相会发生变化，称为相变过程。相变材料由液相变成固相时，可向周围环境

3、释放大量潜热；而由固相变为液相时，可从周围环境吸收大量潜热，从而达到调节周围环境温度的目的。而在整个相变过程中，材料自身的温度几乎维持不变。在建筑中，我们可以充分利用相变材料的这种特性，达到节能的目的。2相变储能材料相变储能材料是利用材料在相变时吸热或放热来储存能量或释放能量的，这种材料能量密度较高、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。并且在相变储能过程中，材料温度近似恒定，可以用来控制体系的温度拉j。常用的相变储能材料可分为无机物相变材料、有机物相变材料。无机物相变储能材料主要包括结晶水合盐类、熔融盐类、金属及其合金和氟化物等。

4、目前比较常用的无机物相变材料是结晶水合盐，其具有导热系数大、单位体积的储热密度大，价格比较便宜等特点。常用的有机物相变储能材料有多元醇、石蜡、高级脂肪烃类、脂肪酸或其作者简介：张丽娟(1982一)，女，硕士研究生，讲师，工程师，主要从事建筑节能方向的研究与教学。基金项目：住房和城乡建设部科技计划项目(2012一K1—16)；江苏省六大人才高峰项目(2013一JZ—004)酯或盐类、芳香烃类、酰胺类等等；其中最典型、最常用的材料是石蜡，具有相变潜热高、化学性质稳定、无腐蚀性、熔点跨度大、价格低廉等优点，在与普通建筑材料掺杂复合后，便可

5、用于制备相变储热墙板。但是石蜡作为相变储能材料也存在储能密度较小和导热系数的缺点阻“。3相变材料在建筑中的应用3．1相变材料在围护结构中的应用随着建筑节能的开展，我国对围护结构的节能研究越来越重视，并且已形成很多的研究成果并加以应用。但这些围护结构节能技术大多都是从减小其传热系数从而减小热量传递来达到节能的目的。这种技术存在施工质量控制难度大、围护结构厚度大、蓄热能力不足等缺点。相变储能材料的应用，有助于能量在不同时间上的迁移、有助于降低建筑物制冷(制热)负荷、有助于改善人居环境、有助于充分利用太阳能，有助于建筑节能Hj。相变储能材

6、料在围护结构上应用的主要方法有直接浸泡法、载体封装法、熔融共混法、?昆合烧结法、多孔吸附法、微胶囊化法等，目前最常用的是多孔吸附法和微胶囊化法‘“。3．2相变材料在太阳能热泵中的应用作为一种可再生能源，太阳能的充分利用有利于建筑节能的实现。但因为有连续阴雨天的天气，因此，如果仅利用太阳能热泵技术，虽然可以实现节能目标，但不稳定，影响使用效果。如果能利用相变材料的特性，将热量储存在相变蓄热水箱中，就可使太阳能热泵系统的稳定性得以很大的提高。相变材料在太阳能热泵系统应用时，主要的设备是储热水箱。相变蓄热材料封装在聚乙烯塑料内并置于换热器

7、上，水箱中的水与盛装相变蓄热材料的塑料小桶进行热交换，同时塑料容器与蛇形盘管中的载热介质进行热交换，把热量传递给系统。太阳能热泵蓄热系统的运行方式主要根据天气情况和系统运行情况来确定。当太阳辐射较强，室外温度较高时，室内不需要供暖，此时太阳能集热器收集的太阳能全部储存在相变蓄热水箱中；当太阳能集热器收集的热量除直接向建筑物供暖还有剩余时，剩余的热量就储存在相变蓄热水箱中；在夜晚或阴雨天没有太阳辐射的时候，蓄热水箱在白天蓄存的热量足够多且载热介质温度足够高，即可利用相变蓄热水箱直接供暖；如果载热介质温度达不到直接供暖的要求，则载热介质

8、可作为热泵的低温热源，用太阳(下转第37页)弹性时程分析，分析了梁式转换层的设置对高层结构的抗震性能的影响，得到以下结论：1)对结构进行模态分析，结构前3个振型对应的周期分别为x向平动周期、Y向平动周期和扭转周期，周期比满足规范要求，