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相變儲能材料在建筑工程中的應用
類別:行業資訊|建材產品|相變材料  日期:2010-12-9  來源:  點擊率:73596  打印 關閉

 

    相轉變材料是利用相變過程中吸收或釋放的熱量來進行潛熱儲能的物質,其研究和開發經歷了漫長的過程。與顯熱儲能材料相比,相變材料具有儲能密度大,效率高以及近似恒定溫度下吸熱與放熱等優點,因而可以應用于很多領域,如太陽能利用、廢熱回收、智能空調建筑物、調溫調濕、工程保溫材料、醫療保健、紡織行業(保溫衣服)、日常生活、航天與衛星等精密儀器的恒溫等方面。
1適合建筑用的相變材料
    相變材料應用于建筑材料的熱能存儲始于1980年,隨著相變材料與石膏板、灰泥板、混凝土及其它建筑材料的結合,熱能存貯已能被應用到建筑結構的輕質材料中。
    相變材料應用于建筑物應具有以下幾個特點:熔化潛熱高;相變過程可逆性好、膨脹收縮性小、過冷或過熱現象少;相變溫度在20℃左右;導熱系數大,儲熱密度大;無毒,無腐蝕性;成本低,制造方便;與建筑材料相容性好,可被吸收。
    應用于水泥混凝土材料中的相變材料,應在堿性環境中穩定,不影響材料的耐久性能等。同時可以采取其他措施降低水泥混凝土材料的堿性,如可以用粉煤灰部分替代水泥或采用低堿水泥等。目前國內外對相變材料在建筑上的應用研究主要集中在有機相變材料,主要有烷烴、酯、醇及石蠟等4類;尤其是那些由可再生資源產生的植物油和動物油分離出的產品。
    在實際研制過程中,要找到滿足這些理想條件的相變材料非常困難。因此人們往往先考慮有合適的相變溫度和有較大的相變熱,而后再考慮各種影響研究和應用的綜合性因素。應用于建筑材料中的相變材料,比較具有技術和經濟潛力的是有機的固-固相變材料,具有以下優點:具有所要求的熔融和凝固范圍;高的相變潛熱;可接受的密度、比熱和熱傳導性;凝固中過冷較小或沒有過冷;化學穩定性好;熔融凝固點一致;室溫時低的蒸汽壓以及可再生的植物和動物供應源;與大多數建筑材料具有相容性,并可以被其吸收。利用固-固相變材料可以采取與建筑材料直接混合的工藝,利用現有的生產設備或稍加改進,也不需更多的勞動力,并可連續作業以進行生產。
2相轉變材料置入建筑材料的工藝
    相變材料在建筑上的使用方式是一個值得探討的問題。為使其達到最佳節能效果,應根據建筑構造、氣候、環境和使用目的等因素,合理布置相變材料和換熱方式。固-固相變材料可以采取與建筑材料直接混合的工藝,利用現有的生產設備或稍加改進,不需更多的勞動力,可連續作業以進行生產。相變建筑圍護結構構筑的難點是如何實現相變材料與建材基體的融合,在這一方面Anil T O 和Sircar K等的工作比較突出,結合制備工藝和實際情況,目前相變材料與建材基體的結合工藝,主要有以下幾種方法。

(1)將相變材料密封在合適的容器內。如Piia Lamberg等介紹了將裝有水合鹽相變材料的金屬管子置入混凝土構件中,以提高建筑物結構的熱容,從而在夏季對室內起到降溫作用。
(2)將相變材料密封后置入建筑材料中。近年來得到迅速發展的微囊包封相變材料技術也屬于這一種;如可用尿烷煤焦油做CaCl2·6H2O的封接劑,做成輕質水泥磚等。
(3)通過浸泡將相變材料滲入多孔的建材基體(如石膏墻板、水泥混凝土試塊等)。其最大的優點就是可以使傳統的建筑材料(如石膏墻板)按要求變成相變材料建材。
(4)將相變材料直接與建筑材料混合。如將相變材料吸入半流動性的硅石細粉中,然后摻入建材中。許多新型固-固相變材料不斷開發推動這一工藝的應用。這種直接混合方法的優點在于結構簡單,性質更均勻,更易于做成各種形狀和大小的建筑構件,以滿足不同的需要。目前,該種方式成為貯熱相變材料在建筑節能方面研究的熱點課題。



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