建筑節能工程相變材料發展思考

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【文章摘要】在建筑節能中應用相變材料，能利用材料的性能使建筑具有節能的功能。本次研究說明了相變材料發展及在建筑節能工程中的應用。雖然相變材料的應用還存在種種問題，但是在建筑施工中人們會逐漸加大相變材料應用的范圍及比例，這是未來建筑施工技術發展的趨勢。。施工單位要結合施工項目的要求、施工成本、施工技術選擇適合的相變材料，應用材料優化建筑施工的質量。

【關鍵詞】建筑施工；施工技術；相變材料

傳統的材料性能是固定的，相變材料是與這些材料相對，具有諸能功能的材料，它的英文描述為PhaseChangeMaterial，簡稱PCM。在建筑節能中應用相變材料，能利用材料的性能使建筑具有節能的功能。

1相變材料發展及在建筑節能工程中的特性

在20世紀60年代，美國宇航局為了發展航空技術開發了相變材料，以后這種材料被廣泛的應用在太陽能利用、采暖和制冷、供電系統優化、醫學工程、儲熱建筑工程領域中。相變材料的第一個特點為形態多樣化，相變材料既可以固態的形式出現，又可以液態的形式出現，它便于生產、便于利用，應用的領域非常廣泛；相變材料的第二個特點為恒定的特點，就是指無論相變材料在作業狀態還是非作業狀態，只要在它的相變范圍內，它的狀態就是恒定的，這種高穩定性能令它被人們頻繁的使用；相變材料的第三個特點為具有其它物質狀態的特點，即在相變材料的諸能范圍內，它能吸收周圍環境多余的能量，待環境改變后釋放能力，這是相變材料最重要的特點，也是它被人們使用的主要原因。

2相變材料發展及在建筑節能工程中的分類

相變材料根據材料構成來分類，可分為無機相變材料、有機相變材料、復合相變材料。無機相變材料根據構成可為結晶水合鹽構成、熔融鹽類構成、金屬相變材料構成、多元混合物質構成。有機相變材料根據構成可分為多元混合物構成（包含石蠟烷烴混合物及脂酸類這兩種物質構成）、低共溶共晶混合物構成、其它有機物質構成。復合相變材料根據構成可分為高分子復合材料構成、微膠囊體復合材料構成、納米復合材料構成。過去人們采用無機相變材料或有機相變材料，后來人們發現復合材料可以發揮兩種相變材料的優勢，克復相變材料的劣勢，于是復合相變材料是目前被廣泛應用的材料。相變材料根據形式來分，可分為固固相變、固液相變、固氣相變、液氣相變這四種形式。固氣相變與固液相變對應用環境的要求較高，目前還被液究及開發中，較少在建筑施工領域中應用。不同熔點的相變材料被應用在建筑施工中不同的領域范圍里。比如熔點為0~8℃及15~22℃的相變材料，一般應用在制冷的領域中；熔點為19~28℃的相變材料，一般應用在建筑圍護結構中；熔點為30~55℃的相變材料，一般應用在地板采暖系統中；熔點為40~50℃的相變材料，一般應用在熱泵蓄熱系統中。

3相變材料發展及在建筑節能工程中的應用

3.1相變儲能墻板

這是在80年代開發出的一種墻板。這種墻板的基材為石高、混凝土材料、保溫隔熱材料。這種墻板可以作為建筑物的圍護結構，起到諸熱、散熱調節溫度的作用。建筑圍護結構應用了相變材料后，增加了圍護結構的惰性，令建筑物的室內環境變得更舒服。

3.2相變儲能混凝土

這是一種以混凝土材料為基材，混合有復合相變材料的智能混凝土。這種混凝土材料作為建筑物的外墻，可讓建筑物具備節能的功能。相變混凝土材料之所以有儲能的功能，是由于混凝土材料中混入了復合相變材料，這種材料本身會讓混凝土的性質產生巨大的變化。混凝土施工中最常出現的質量問題為裂縫問題，如果混凝土材料裂縫過多，施工成品的質量就會出現問題。而混凝土出現裂縫的重要原因是混凝土材料易出現內外溫差大的問題，特別是大型混凝土材料極易出現內外溫差大的問題。如果在混凝土材料中添加了復合相變材料，它能智能的調節混凝土的溫度，令混凝土內外溫差恒定。目前相變混凝土的研發還存在一些技術問題，還需要繼續研究。

3.3建筑保溫隔熱材料

如果在建筑保溫隔熱材料中添加相變材料，可強化保溫隔熱材料的性能。在保溫隔熱材料中加入相變材料有幾種優勢。第一種優勢，發揮相變材料的特點，強化建筑保溫隔熱才料的性能；第二種優勢，相變材料具有質輕的特點，應用相變材料可降低保溫隔熱材料的質量，便于施工單位施工；第三種優勢，相變材料具有粘結能力強、耐久性強、強度高的特點，它能提高建筑保溫隔熱材料的整體質量。

3.4相變砂漿材料與涂料

這是在建筑砂漿材料及涂料中混合相變材料，使砂漿材料與涂料具備儲能的性能。目前已經有多孔超細SIO2材料制作而成的復合相變隔熱涂料，這種涂料比普通的涂料生產成本低、隔熱性能強，以后會被廣泛應用。

3.5相變蓄熱地板

相變儲熱地板是指在鋪設地板時，在地板材料中添加相變材料，使地板材料變成電加熱相變蓄熱地板，這種地板可以使用較少的能耗釋放較多的熱能，并且放熱均勻、垂直溫度梯度小，應與人體逐漸適應外部環境的節奏同步，能夠令環境變得更舒服。我國南方大部分地區沒有集中供暖的系統，如果在南方的建筑施工中應用相變蓄熱地板，就可令南方的建筑具有冬暖夏涼的性能。

4總結

雖然相變材料具有生產成本小、應用領域廣泛、儲能性能高、無毒無腐蝕性、無異味、無降解的特點，可是相變材料的應用還存在一些問題。其中最主要的三個問題為相變材料的耐久性問題，部分相變材料有應用的年限，超過應用年限即失去儲能的性能；相變材料與基體的相容性的問題，部分相變材料不能與基體材料融合，應用中會破壞建筑施工基體材料；相變材料的封裝問題，如果相變材料泄露，建筑本身會失去儲能的功能，并且相變材料會污染環境。雖然相變材料的應用還存在種種問題，但是在建筑施工中人們會逐漸加大相變材料應用的范圍及比例，這是未來建筑施工技術發展的趨勢。施工單位要結合施工項目的要求、施工成本、施工技術選擇適合的相變材料，應用材料優化建筑施工的質量。

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作者：劉建青 單位：建恒工程質量檢測有限公司