文档介绍：相变储能材料在建筑节能中的应用综述

   目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40% ,%,随着经济的不断发展,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温和内墙内保温技术虽然可以降低能量的消耗,但由于材料本身的热容量有限,不能充分地将能量进行储存利用, 因而限制了建筑节能的能力。由于相变物质在其物相变化过程(熔化或凝固)中,可以从环境吸收或放出大量热量,同时保持温度不变,可以多次重复使用等优点,将其应用于建筑节能领域不但可以提高墙体的保温能力,节省采暖能耗,而且可以减小墙体自重,使墙体变薄,增加房屋的有效使用面积, 因而具有广阔的应用前景。
   本文在对相变材料的筛选、相变材料的制备和相变材料的评价技术现状进行分析的基础上,对相变储能材料的相变储能控温保温机理进行了详细的描述,并提出了相变储能材料在建筑材料中的发展方向。

   相变物质的筛选及发展
   相变物质应用于建材的研究始于1982年,由美国能源部太阳能司发起。1988年起由美国能量储存分配办公室推动此项研究,80年代Dow化学公司对可以被用作相变材料的20000多种PCM纯物质进行了筛选,结果表明只有1%的相变材料有实际应用价值。Lane在其著作《太阳热能储存一一潜热材料》一书中对20世纪80年代初以前相变材料和容器的发展作了总结。
   20世纪90年代初人们开始对有机相变材料进行研究,如Feld—nm 其研究合作者对脂肪酸及其衍生物进行了广泛的研究,包括测试相变材料的热物理性质、化学稳定性以及对环保的影响。1999年,俄亥俄州戴顿大学研究所研制成功一种新型建筑材料一固液共晶相变材料,℃。℃时,晶相熔化,积蓄热量,一旦气温低于这个温度时,结晶固化再现晶相结构,同时释放出热量,在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料,可以保持室内适宜的温度。由于民用建筑对材料的性质与经济因素有严格的限制,尽管PCM化合物数量非常多,但适用于储能建材的PCM却不多,其相变特性更无法调整。如正烷烃的熔点随碳链长度增加而升高,但增加一个碳原子熔点有几度之差,难以选到最佳相变温度的化合物。然而由纯物质组成的二元(或多元)混合物,却可能具有不同于任一组元的相平衡性质。
   为了克服PCM纯物质的局限,获得性质更优良的PCM,选用复合相变储热材料是必要的。复合相变储热材料的使用对储能建材的研究与开发有十分重要的意义:
  (1)突破了纯物质熔点和价格对选用PCM 的限制,使得筛选的视野大为开阔。
  (2)由于选用不同组元和改变成分几乎可以连续调整储能建材的相变强度,使得对相变温度的优化有了实际意义。
  (3)适当选择组元,可使混合物部分保留某些组元的优点,例如,烷烃与脂类混合,可能既保留了相当大的相变能,又能抑制表面结霜现象。
 
  目前制备相变储能建筑材料主要有3种方法:
  (1) 浸渍法,即将相变工质材料渗入成型后的建材中。
  (2) 直接掺人法,即在建材制备过程中,将相变材料直接掺入。