王西安

(西安森科建筑工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司,陜西 西安 710043)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人均GDP不斷上升,人們對(duì)生活的要求更好,對(duì)生活條件要求更加苛刻。此時(shí),節(jié)能、環(huán)保、低碳已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的主旋律。相變材料是一種擁有儲(chǔ)能功能的材料,它能夠在特定的溫度范圍內(nèi)使物質(zhì)發(fā)生相變,在相變過(guò)程中吸收或是放出大量的熱量,因此,能夠用來(lái)儲(chǔ)存能量。

1 變相材料

變相材料又稱變相儲(chǔ)能材料(PCMs),它的儲(chǔ)能在于,當(dāng)溫度高于相變點(diǎn)時(shí),吸收熱量發(fā)生變化,形成了熱能的儲(chǔ)備。當(dāng)溫度低于相變點(diǎn)時(shí),相變儲(chǔ)能材料可以釋放熱量發(fā)生逆相變。相變儲(chǔ)能材料最大的特點(diǎn)就是其儲(chǔ)能功能非常強(qiáng)大,在相變過(guò)程中自身的溫度幾乎保持不便,又能大量潛熱(吸收或是釋放能量),更近一步的同步了供能時(shí)間和速度。儲(chǔ)能材料對(duì)室溫的強(qiáng)大控制,符合了建筑節(jié)能的要求,適用于建筑保溫領(lǐng)域[1]。

相變材料根據(jù)不同的分類方法可以分為多種,按照相態(tài)變化可以分為氣固、氣液、固液、固固相變材料。雖然氣固和氣液相變材料的潛熱能要大于其他兩種,但是其在潛熱是會(huì)有氣體產(chǎn)生,改變了材料的體力,不利于處理。以此,在實(shí)際的建筑節(jié)能使用中,使用較多的是固液相變材料和固固相變材料。

2 相變材料在建筑節(jié)能中的運(yùn)用

2.1 相變材料在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑內(nèi)外之間的隔絕,如何做到建筑外環(huán)境不影響建筑內(nèi)的溫度,并且做到節(jié)能,是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)師一直在深入探究的問(wèn)題[2]。在建筑的圍墻當(dāng)中加入變相材料,可以通過(guò)其儲(chǔ)能功能來(lái)維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定,讓室溫處于讓人舒適的狀態(tài),同時(shí)降低了能量的損耗。由于變相材料在建筑節(jié)能中發(fā)揮強(qiáng)大的作用,國(guó)外很多專家都在致力于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的變相材料研究。第一個(gè)變相性質(zhì)的板墻就是Kedl等人利用十八烷石蠟侵入墻板來(lái)研究而成。除此之外,還有人通過(guò)傅里葉紅外光譜掃描了無(wú)機(jī)物變相材料的結(jié)構(gòu),證實(shí)了其穩(wěn)定性,同時(shí)使用DSE測(cè)試出儲(chǔ)能能力。在社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步之下,變相材料在建筑節(jié)能墻體的嵌入技術(shù)越來(lái)越先進(jìn),國(guó)外專家研究出了透明式的外墻,擁有蓄放熱功能的同時(shí),可以利用太陽(yáng)輻射,提升蓄放熱的效率；還有專家選用的混合物質(zhì)的的變相材料,通過(guò)直接混合法制備出了比普通外墻蓄放熱能力強(qiáng)10倍的墻體[3]。

2.2 變相材料在新型砂漿中的應(yīng)用

砂漿的保溫性能也是建筑節(jié)能的一個(gè)體現(xiàn),在建筑領(lǐng)域中,通常用水泥、膨脹珍珠巖等輕質(zhì)多孔無(wú)機(jī)材料、聚合物制成保溫抹面砂漿,其擁有良好的保溫性能并且安全穩(wěn)定,造價(jià)低廉。國(guó)內(nèi)專家使用十八蠟作為變相材料,采用膨脹珍珠巖定型,制成的保溫砂漿各項(xiàng)性能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),在建筑節(jié)能施工中,可以大批量使用。在市場(chǎng)上,我們還會(huì)簡(jiǎn)單保溫干粉砂漿,它是以乳化法制備,變相石蠟為變相材料,膨脹珍珠巖定型配制而成,有著大蓄熱、小導(dǎo)熱系數(shù)等特點(diǎn)。

3 變相材料在建筑節(jié)能中存在的問(wèn)題

變相材料的突出儲(chǔ)能功能,讓建筑節(jié)能能夠更加有效的落實(shí),建筑結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定,符合了建筑領(lǐng)域的可持續(xù)性發(fā)展又不失其美觀和舒適。目前,國(guó)內(nèi)外很多專家對(duì)變相材料的研究大部分都集中在有機(jī)變相材料上。對(duì)于變相材料的研究和發(fā)展還是存在一些問(wèn)題,下文將具體分析目前存在的問(wèn)題。

3.1 變相材料的制備方法還不成熟

目前,變相材料在建筑節(jié)能中的制備方法通常有直接深入或是混入、微膠囊等等,微膠囊法相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)要求比較高,隨之而來(lái)的是成本上升,最重要的是其添加到建筑材料中,容易引起材料力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,使得材料失去了本身的價(jià)值。直接深入法,在操作的過(guò)程中,容易產(chǎn)生滲漏,造成損失；直接混入法是將變相材料直接混入建筑材料中,是一種長(zhǎng)期性存在的材料,會(huì)影響材料本身的一個(gè)耐久性能。目前使用的方法都存在一些問(wèn)題有待研究改善,還需要進(jìn)一步成熟化變相材料的制備。

3.2 變相材料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還不確定

變相材料的起步比較晚,發(fā)展時(shí)間也不夠長(zhǎng),沒(méi)有一個(gè)具體合理的運(yùn)用形式也沒(méi)有形成一套可以參照的標(biāo)準(zhǔn)制度。由于沒(méi)有具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),讓變相材料的發(fā)展沒(méi)有了具體階段的目標(biāo)和策略,對(duì)于室內(nèi)變相材料導(dǎo)熱分析,還需要建設(shè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步研究。

4 變相材料的未來(lái)發(fā)展方向

變相材料已經(jīng)成為了建筑節(jié)能的重點(diǎn)課題,經(jīng)過(guò)上文對(duì)變相材料運(yùn)用和不足之處的分析,我認(rèn)為在未來(lái)變相材料在建筑領(lǐng)域中的發(fā)展可以從以下四點(diǎn)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行：①不局限于有機(jī)變相材料,開(kāi)發(fā)更多的種類的變相材料,在穩(wěn)定性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等方面上不斷強(qiáng)化。②改變變相材料在建筑材料中的制備方式,制備出性能穩(wěn)定的材料。③從一定程度上增強(qiáng)變相材料的力學(xué)性,研究更穩(wěn)定的變相建筑材料。④深入研究定型變相材料,擴(kuò)大定型變相材料的使用范圍,加快其發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著建筑領(lǐng)域中節(jié)能設(shè)計(jì)的大力推廣,更多的專家投入到建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究中,建筑節(jié)能率也在不斷的提高。在不斷的發(fā)展建設(shè)過(guò)程中,單一的節(jié)能材料已經(jīng)不滿足建筑節(jié)能的需要。變相節(jié)能建筑材料成為了新一代的建筑節(jié)能技術(shù),但變相節(jié)能建筑材料的發(fā)展中還存在一些問(wèn)題,望各界同仁能夠協(xié)作,用我們的智慧去創(chuàng)造建筑節(jié)能的新時(shí)代。