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摘 要： 摘 要： 建筑的能源成本隨著建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大在不斷提升， 因此找到節(jié)能環(huán)保、 價(jià)格低廉的建筑材料非常重要。為此， 研究了復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用這一課題。 復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在混凝土中的應(yīng)用， 增強(qiáng)了混凝土的蓄熱能力; 運(yùn)用在保溫墻中， 可以提升保
摘 要： 建筑的能源成本隨著建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大在不斷提升， 因此找到節(jié)能環(huán)保、 價(jià)格低廉的建筑材料非常重要。為此， 研究了復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用這一課題。 復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在混凝土中的應(yīng)用， 增強(qiáng)了混凝土的蓄熱能力; 運(yùn)用在保溫墻中， 可以提升保溫墻的控溫能力; 最后將復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料與涂料相融合， 提升了涂料的黏結(jié)強(qiáng)度。 通過實(shí)例分析可知， 應(yīng)用復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料后的建筑比應(yīng)用前保溫能力更強(qiáng)。
關(guān)鍵詞： 復(fù)合相變; 儲(chǔ)熱材料; 節(jié)能材料; 導(dǎo)熱系數(shù); 材料焓值; 節(jié)能環(huán)保
隨著可持續(xù)發(fā)展思想的不斷深化，建筑行業(yè)的能源消耗和建筑材料污染問題受到重視。政府出臺(tái)了相關(guān)的節(jié)能減排制度，建筑業(yè)也要遵守節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)。在選擇建筑原材料時(shí)盡量選擇綠色節(jié)能的材料，在有限資源和可再生能源中選擇可再生能源，雖然成本可能會(huì)上升，但符合建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，有利于環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。建筑新材料的選擇至關(guān)重要[1] ，建筑專業(yè)人員致力于研究復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的使用。復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料是一種節(jié)能環(huán)保的保溫材料，儲(chǔ)熱功能是依靠物相變化中的能量變化實(shí)現(xiàn)的，相變材料中的能量可以均勻地分配在建筑墻體中，起到保溫的作用。隨著人口數(shù)量的增長(zhǎng)，住房面積也不斷增加，因此對(duì)建筑的能源消耗進(jìn)行調(diào)控，節(jié)能的重要性在建筑行業(yè)中逐漸傳開。復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料不僅綠色環(huán)保，而且保溫效果好，傳統(tǒng)的保溫材料會(huì)造成固體廢棄物污染，保溫效果也不及復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。在進(jìn)行墻體設(shè)計(jì)時(shí)增加施工的厚度，可以起到保溫作用，增厚的墻體成本更高。復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的保溫原理是儲(chǔ)存外界的溫度用于對(duì)建筑進(jìn)行保溫。相變材料的密度高，控制溫度比較容易，具有可調(diào)節(jié)溫度的優(yōu)勢(shì)，在不斷發(fā)展的智能建筑技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。
1 復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在混凝土中的應(yīng)用
將復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料融合在混凝土當(dāng)中，改變混凝土的保溫性，并將復(fù)合相變的混凝土作為建筑的原材料。與正常混凝土相比，這種混凝土的比熱容較高，在建筑外墻體中有利于穩(wěn)定建筑室內(nèi)的溫度，當(dāng)室外溫度較高時(shí)，該外墻也起到提升熱舒適性的作用，且具有一定的節(jié)能效果[2] 。本文利用脂肪酸類復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料與混凝土進(jìn)行融合獲得蓄熱混凝土，固態(tài)與液態(tài)復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的焓值變化曲線如圖 1 所示。
如圖 1 所示，復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在溫度的變化中發(fā)生相變，相變產(chǎn)生的能量保證了混凝土的蓄熱能力，在該復(fù)合混凝土中加入無機(jī)水合鹽類，以增強(qiáng)材料的固定性和融合性，并使混凝土筑成的外墻更具穩(wěn)定性。
2 復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在保溫墻中的應(yīng)用
在進(jìn)行混凝土改造后，將復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料與保溫材料結(jié)合，對(duì)于保溫墻來說，將復(fù)合保溫材料應(yīng)用在墻體外側(cè)，保溫墻外側(cè)加一層保護(hù)膜保護(hù)保溫材料[3] 。三層結(jié)構(gòu)的保溫墻能確保室內(nèi)的溫度可調(diào)節(jié)，起到節(jié)能環(huán)保的作用。保護(hù)膜還可以保證復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料完整地附著于保溫墻上，并針對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣候狀態(tài)做出相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)。對(duì)于建筑工程來說，該保溫墻體還可以保濕，復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料作為輔助材料要求具有良好的導(dǎo)熱系數(shù)。復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的透氣性較好，并能有效減少水蒸氣。復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料具有抗高溫作用，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)保證不會(huì)釋放有毒氣體，在遇到明火時(shí)不易燃燒。此外，復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料還應(yīng)具有一定的抗沖擊能力，外墻部分會(huì)長(zhǎng)年遭受暴曬、降雨和風(fēng)化，應(yīng)具有一定的防腐能力和抗老化性。
3 復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在涂料中的應(yīng)用
除了建筑體和保溫墻可以使用復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料外，室內(nèi)涂料也可以使用復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料[4] 。在涂料的制作中加入相變材料需要采用微膠裹技術(shù)，制備添加復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的涂料的過程中，利用該技術(shù)可以提升涂料與復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的融合度。膠囊封閉技術(shù)中的膠囊制備過程如圖 2 所示。
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在微膠囊中放入復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料，制作成含有相變材料的微膠囊涂料[5] 。加入多孔超細(xì)材料增加二者的融合度，填充在涂料的空隙中，這是近年來研究的新型方法。在涂料中添加復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的控溫方式實(shí)用性更強(qiáng)，適應(yīng)于采用復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行保溫墻設(shè)計(jì)的新樓盤的裝修，可起到輔助調(diào)溫的作用[6] ;也可以應(yīng)用于老房子的裝修，起到一定的保溫作用 。材料的蓄熱能力不變，顆粒超細(xì)、多孔性質(zhì)的材料與相變材料相結(jié)合添加在涂料中，保溫效果良好，成本很低且不含有害物質(zhì)，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求。
4 實(shí)例分析
為了驗(yàn)證復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用效果，將該材料應(yīng)用于實(shí)例中，并檢驗(yàn)其保溫效果。
4.1 應(yīng)用過程
對(duì)復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的封裝采用膠囊封閉技術(shù)，并將封閉后的儲(chǔ)熱材料摻雜進(jìn)建筑材料中。相變復(fù)合材料在封裝后，其結(jié)構(gòu)與普通澆筑材料相似，且結(jié)構(gòu)一致的材料融合性更好，將復(fù)合材料融入建筑材料中時(shí)，二者的接觸面積增大，而且增大建筑材料的傳熱面積可以提高熱交換效率。膠囊封閉技術(shù)的融合性很好，因此材料的穩(wěn)定性和耐久性更好，更適用于建筑建造中。
4.2 應(yīng)用結(jié)果
在建筑材料中融入復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料，監(jiān)測(cè)其溫度控制結(jié)果。在室外溫度高達(dá) 35 ℃時(shí)進(jìn)行室內(nèi)測(cè)溫，對(duì)該材料建筑的樣板間和未采用該材料的樣板間進(jìn)行溫度測(cè)量。應(yīng)用結(jié)果如圖 3 所示。
如圖 3 所示，未應(yīng)用該材料前樣板間的溫度隨著室外溫度的變化而變化，夏天的體感溫度最高可達(dá) 28 ℃。使用該材料的樣板間對(duì)溫度控制能力很好，溫度保持在 24～25 ℃之間。
5 結(jié)語(yǔ)
對(duì)復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，通過實(shí)例分析驗(yàn)證了這一材料的保溫性和節(jié)能環(huán)保性，以期為建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展材料的選擇做出一定貢獻(xiàn)。——論文作者：李 彬
參考文獻(xiàn)：
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