建筑节能工程相变材料发展思考

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【文章摘要】在建筑节能中应用相变材料，能利用材料的性能使建筑具有节能的功能。本次研究说明了相变材料发展及在建筑节能工程中的应用。虽然相变材料的应用还存在种种问题，但是在建筑施工中人们会逐渐加大相变材料应用的范围及比例，这是未来建筑施工技术发展的趋势。。施工单位要结合施工项目的要求、施工成本、施工技术选择适合的相变材料，应用材料优化建筑施工的质量。

【关键词】建筑施工；施工技术；相变材料

传统的材料性能是固定的，相变材料是与这些材料相对，具有诸能功能的材料，它的英文描述为PhaseChangeMaterial，简称PCM。在建筑节能中应用相变材料，能利用材料的性能使建筑具有节能的功能。

1相变材料发展及在建筑节能工程中的特性

在20世纪60年代，美国宇航局为了发展航空技术开发了相变材料，以后这种材料被广泛的应用在太阳能利用、采暖和制冷、供电系统优化、医学工程、储热建筑工程领域中。相变材料的第一个特点为形态多样化，相变材料既可以固态的形式出现，又可以液态的形式出现，它便于生产、便于利用，应用的领域非常广泛；相变材料的第二个特点为恒定的特点，就是指无论相变材料在作业状态还是非作业状态，只要在它的相变范围内，它的状态就是恒定的，这种高稳定性能令它被人们频繁的使用；相变材料的第三个特点为具有其它物质状态的特点，即在相变材料的诸能范围内，它能吸收周围环境多余的能量，待环境改变后释放能力，这是相变材料最重要的特点，也是它被人们使用的主要原因。

2相变材料发展及在建筑节能工程中的分类

相变材料根据材料构成来分类，可分为无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料。无机相变材料根据构成可为结晶水合盐构成、熔融盐类构成、金属相变材料构成、多元混合物质构成。有机相变材料根据构成可分为多元混合物构成（包含石蜡烷烃混合物及脂酸类这两种物质构成）、低共溶共晶混合物构成、其它有机物质构成。复合相变材料根据构成可分为高分子复合材料构成、微胶囊体复合材料构成、纳米复合材料构成。过去人们采用无机相变材料或有机相变材料，后来人们发现复合材料可以发挥两种相变材料的优势，克复相变材料的劣势，于是复合相变材料是目前被广泛应用的材料。相变材料根据形式来分，可分为固固相变、固液相变、固气相变、液气相变这四种形式。固气相变与固液相变对应用环境的要求较高，目前还被液究及开发中，较少在建筑施工领域中应用。不同熔点的相变材料被应用在建筑施工中不同的领域范围里。比如熔点为0~8℃及15~22℃的相变材料，一般应用在制冷的领域中；熔点为19~28℃的相变材料，一般应用在建筑围护结构中；熔点为30~55℃的相变材料，一般应用在地板采暖系统中；熔点为40~50℃的相变材料，一般应用在热泵蓄热系统中。

3相变材料发展及在建筑节能工程中的应用

3.1相变储能墙板

这是在80年代开发出的一种墙板。这种墙板的基材为石高、混凝土材料、保温隔热材料。这种墙板可以作为建筑物的围护结构，起到诸热、散热调节温度的作用。建筑围护结构应用了相变材料后，增加了围护结构的惰性，令建筑物的室内环境变得更舒服。

3.2相变储能混凝土

这是一种以混凝土材料为基材，混合有复合相变材料的智能混凝土。这种混凝土材料作为建筑物的外墙，可让建筑物具备节能的功能。相变混凝土材料之所以有储能的功能，是由于混凝土材料中混入了复合相变材料，这种材料本身会让混凝土的性质产生巨大的变化。混凝土施工中最常出现的质量问题为裂缝问题，如果混凝土材料裂缝过多，施工成品的质量就会出现问题。而混凝土出现裂缝的重要原因是混凝土材料易出现内外温差大的问题，特别是大型混凝土材料极易出现内外温差大的问题。如果在混凝土材料中添加了复合相变材料，它能智能的调节混凝土的温度，令混凝土内外温差恒定。目前相变混凝土的研发还存在一些技术问题，还需要继续研究。

3.3建筑保温隔热材料

如果在建筑保温隔热材料中添加相变材料，可强化保温隔热材料的性能。在保温隔热材料中加入相变材料有几种优势。第一种优势，发挥相变材料的特点，强化建筑保温隔热才料的性能；第二种优势，相变材料具有质轻的特点，应用相变材料可降低保温隔热材料的质量，便于施工单位施工；第三种优势，相变材料具有粘结能力强、耐久性强、强度高的特点，它能提高建筑保温隔热材料的整体质量。

3.4相变砂浆材料与涂料

这是在建筑砂浆材料及涂料中混合相变材料，使砂浆材料与涂料具备储能的性能。目前已经有多孔超细SIO2材料制作而成的复合相变隔热涂料，这种涂料比普通的涂料生产成本低、隔热性能强，以后会被广泛应用。

3.5相变蓄热地板

相变储热地板是指在铺设地板时，在地板材料中添加相变材料，使地板材料变成电加热相变蓄热地板，这种地板可以使用较少的能耗释放较多的热能，并且放热均匀、垂直温度梯度小，应与人体逐渐适应外部环境的节奏同步，能够令环境变得更舒服。我国南方大部分地区没有集中供暖的系统，如果在南方的建筑施工中应用相变蓄热地板，就可令南方的建筑具有冬暖夏凉的性能。

4总结

虽然相变材料具有生产成本小、应用领域广泛、储能性能高、无毒无腐蚀性、无异味、无降解的特点，可是相变材料的应用还存在一些问题。其中最主要的三个问题为相变材料的耐久性问题，部分相变材料有应用的年限，超过应用年限即失去储能的性能；相变材料与基体的相容性的问题，部分相变材料不能与基体材料融合，应用中会破坏建筑施工基体材料；相变材料的封装问题，如果相变材料泄露，建筑本身会失去储能的功能，并且相变材料会污染环境。虽然相变材料的应用还存在种种问题，但是在建筑施工中人们会逐渐加大相变材料应用的范围及比例，这是未来建筑施工技术发展的趋势。施工单位要结合施工项目的要求、施工成本、施工技术选择适合的相变材料，应用材料优化建筑施工的质量。

【参考文献】

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[2]曹洪吉,刘伟.相变材料在建筑上应用现状[J].江苏建筑.2013(06)

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作者：刘建青 单位：建恒工程质量检测有限公司