复合相变储热材料在建筑节能中的应用

发布时间：2022-04-28所属分类：建筑师职称论文浏览：1次

摘 要： 摘 要： 建筑的能源成本随着建筑规模的不断扩大在不断提升， 因此找到节能环保、 价格低廉的建筑材料非常重要。为此， 研究了复合相变储热材料在建筑节能中的应用这一课题。 复合相变储热材料在混凝土中的应用， 增强了混凝土的蓄热能力; 运用在保温墙中， 可以提升保

　　摘 要： 建筑的能源成本随着建筑规模的不断扩大在不断提升， 因此找到节能环保、 价格低廉的建筑材料非常重要。为此， 研究了复合相变储热材料在建筑节能中的应用这一课题。 复合相变储热材料在混凝土中的应用， 增强了混凝土的蓄热能力; 运用在保温墙中， 可以提升保温墙的控温能力; 最后将复合相变储热材料与涂料相融合， 提升了涂料的黏结强度。 通过实例分析可知， 应用复合相变储热材料后的建筑比应用前保温能力更强。

　　关键词： 复合相变; 储热材料; 节能材料; 导热系数; 材料焓值; 节能环保

　　随着可持续发展思想的不断深化，建筑行业的能源消耗和建筑材料污染问题受到重视。政府出台了相关的节能减排制度，建筑业也要遵守节能减排的标准。在选择建筑原材料时尽量选择绿色节能的材料，在有限资源和可再生能源中选择可再生能源，虽然成本可能会上升，但符合建筑业可持续发展的要求，有利于环保事业的发展。建筑新材料的选择至关重要[1] ，建筑专业人员致力于研究复合相变储热材料的使用。复合相变储热材料是一种节能环保的保温材料，储热功能是依靠物相变化中的能量变化实现的，相变材料中的能量可以均匀地分配在建筑墙体中，起到保温的作用。随着人口数量的增长，住房面积也不断增加，因此对建筑的能源消耗进行调控，节能的重要性在建筑行业中逐渐传开。复合相变储热材料不仅绿色环保，而且保温效果好，传统的保温材料会造成固体废弃物污染，保温效果也不及复合相变储热材料。在进行墙体设计时增加施工的厚度，可以起到保温作用，增厚的墙体成本更高。复合相变储热材料的保温原理是储存外界的温度用于对建筑进行保温。相变材料的密度高，控制温度比较容易，具有可调节温度的优势，在不断发展的智能建筑技术中得到广泛应用。

　　1 复合相变储热材料在混凝土中的应用

　　将复合相变储热材料融合在混凝土当中，改变混凝土的保温性，并将复合相变的混凝土作为建筑的原材料。与正常混凝土相比，这种混凝土的比热容较高，在建筑外墙体中有利于稳定建筑室内的温度，当室外温度较高时，该外墙也起到提升热舒适性的作用，且具有一定的节能效果[2] 。本文利用脂肪酸类复合相变储热材料与混凝土进行融合获得蓄热混凝土，固态与液态复合相变储热材料的焓值变化曲线如图 1 所示。

　　如图 1 所示，复合相变储热材料在温度的变化中发生相变，相变产生的能量保证了混凝土的蓄热能力，在该复合混凝土中加入无机水合盐类，以增强材料的固定性和融合性，并使混凝土筑成的外墙更具稳定性。

　　2 复合相变储热材料在保温墙中的应用

　　在进行混凝土改造后，将复合相变储热材料与保温材料结合，对于保温墙来说，将复合保温材料应用在墙体外侧，保温墙外侧加一层保护膜保护保温材料[3] 。三层结构的保温墙能确保室内的温度可调节，起到节能环保的作用。保护膜还可以保证复合相变储热材料完整地附着于保温墙上，并针对当地的实际气候状态做出相应的温度调节。对于建筑工程来说，该保温墙体还可以保湿，复合相变储热材料作为辅助材料要求具有良好的导热系数。复合相变储热材料的透气性较好，并能有效减少水蒸气。复合相变储热材料具有抗高温作用，在发生火灾时保证不会释放有毒气体，在遇到明火时不易燃烧。此外，复合相变储热材料还应具有一定的抗冲击能力，外墙部分会长年遭受暴晒、降雨和风化，应具有一定的防腐能力和抗老化性。

　　3 复合相变储热材料在涂料中的应用

　　除了建筑体和保温墙可以使用复合相变储热材料外，室内涂料也可以使用复合相变储热材料[4] 。在涂料的制作中加入相变材料需要采用微胶裹技术，制备添加复合相变储热材料的涂料的过程中，利用该技术可以提升涂料与复合相变储热材料的融合度。胶囊封闭技术中的胶囊制备过程如图 2 所示。

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　　在微胶囊中放入复合相变储热材料，制作成含有相变材料的微胶囊涂料[5] 。加入多孔超细材料增加二者的融合度，填充在涂料的空隙中，这是近年来研究的新型方法。在涂料中添加复合相变储热材料的控温方式实用性更强，适应于采用复合相变储热材料进行保温墙设计的新楼盘的装修，可起到辅助调温的作用[6] ;也可以应用于老房子的装修，起到一定的保温作用 。材料的蓄热能力不变，颗粒超细、多孔性质的材料与相变材料相结合添加在涂料中，保温效果良好，成本很低且不含有害物质，符合节能环保的发展要求。

　　4 实例分析

　　为了验证复合相变储热材料在建筑节能中的应用效果，将该材料应用于实例中，并检验其保温效果。

　　4.1 应用过程

　　对复合相变储热材料的封装采用胶囊封闭技术，并将封闭后的储热材料掺杂进建筑材料中。相变复合材料在封装后，其结构与普通浇筑材料相似，且结构一致的材料融合性更好，将复合材料融入建筑材料中时，二者的接触面积增大，而且增大建筑材料的传热面积可以提高热交换效率。胶囊封闭技术的融合性很好，因此材料的稳定性和耐久性更好，更适用于建筑建造中。

　　4.2 应用结果

　　在建筑材料中融入复合相变储热材料，监测其温度控制结果。在室外温度高达 35 ℃时进行室内测温，对该材料建筑的样板间和未采用该材料的样板间进行温度测量。应用结果如图 3 所示。

　　如图 3 所示，未应用该材料前样板间的温度随着室外温度的变化而变化，夏天的体感温度最高可达 28 ℃。使用该材料的样板间对温度控制能力很好，温度保持在 24～25 ℃之间。

　　5 结语

　　对复合相变储热材料在建筑节能中的应用进行了分析，通过实例分析验证了这一材料的保温性和节能环保性，以期为建筑行业可持续发展材料的选择做出一定贡献。——论文作者：李 彬

　　参考文献：

　　[1] 姜涛.PU 硬泡保温材料在建筑节能中的应用[J].四川建材，2021， 47(9)：4-5.

　　[2] 陈轩伟.数据挖掘技术在建筑节能中的应用[J].节能，2021， 40(7)：6-8.

　　[3] 胡芳.建筑给排水设计在建筑节能中的应用[J].住宅与房地产，2021(18)：131-132.

　　[4] 黄兰.绿色建筑节能技术在住宅及景观设计中的应用[J].居舍， 2021(17)：106-107.

　　[5] 范义东.轻集料混凝土保温砌块在建筑保温节能中的应用研究[J].工业加热，2021，50(4)：34-38.

　　[6] 时浩，刘红敏，钱嘉鑫，等.相变材料在建筑节能中的研究进展[J].应用化工，2021，50(7)：1958-1961.