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相变储能材料在建筑工程中的应用
类别:行业资讯|建材产品|相变材料  日期:2010-12-9  来源:  点击率:85596  打印 关闭

 

    相转变材料是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质,其研究和开发经历了漫长的过程。与显热储能材料相比,相变材料具有储能密度大,效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点,因而可以应用于很多领域,如太阳能利用、废热回收、智能空调建筑物、调温调湿、工程保温材料、医疗保健、纺织行业(保温衣服)、日常生活、航天与卫星等精密仪器的恒温等方面。
1适合建筑用的相变材料
    相变材料应用于建筑材料的热能存储始于1980年,随着相变材料与石膏板、灰泥板、混凝土及其它建筑材料的结合,热能存贮已能被应用到建筑结构的轻质材料中。
    相变材料应用于建筑物应具有以下几个特点:熔化潜热高;相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少;相变温度在20℃左右;导热系数大,储热密度大;无毒,无腐蚀性;成本低,制造方便;与建筑材料相容性好,可被吸收。
    应用于水泥混凝土材料中的相变材料,应在碱性环境中稳定,不影响材料的耐久性能等。同时可以采取其他措施降低水泥混凝土材料的碱性,如可以用粉煤灰部分替代水泥或采用低碱水泥等。目前国内外对相变材料在建筑上的应用研究主要集中在有机相变材料,主要有烷烃、酯、醇及石蜡等4类;尤其是那些由可再生资源产生的植物油和动物油分离出的产品。
    在实际研制过程中,要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难。因此人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大的相变热,而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素。应用于建筑材料中的相变材料,比较具有技术和经济潜力的是有机的固-固相变材料,具有以下优点:具有所要求的熔融和凝固范围;高的相变潜热;可接受的密度、比热和热传导性;凝固中过冷较小或没有过冷;化学稳定性好;熔融凝固点一致;室温时低的蒸汽压以及可再生的植物和动物供应源;与大多数建筑材料具有相容性,并可以被其吸收。利用固-固相变材料可以采取与建筑材料直接混合的工艺,利用现有的生产设备或稍加改进,也不需更多的劳动力,并可连续作业以进行生产。
2相转变材料置入建筑材料的工艺
    相变材料在建筑上的使用方式是一个值得探讨的问题。为使其达到最佳节能效果,应根据建筑构造、气候、环境和使用目的等因素,合理布置相变材料和换热方式。固-固相变材料可以采取与建筑材料直接混合的工艺,利用现有的生产设备或稍加改进,不需更多的劳动力,可连续作业以进行生产。相变建筑围护结构构筑的难点是如何实现相变材料与建材基体的融合,在这一方面Anil T O 和Sircar K等的工作比较突出,结合制备工艺和实际情况,目前相变材料与建材基体的结合工艺,主要有以下几种方法。

(1)将相变材料密封在合适的容器内。如Piia Lamberg等介绍了将装有水合盐相变材料的金属管子置入混凝土构件中,以提高建筑物结构的热容,从而在夏季对室内起到降温作用。
(2)将相变材料密封后置入建筑材料中。近年来得到迅速发展的微囊包封相变材料技术也属于这一种;如可用尿烷煤焦油做CaCl2·6H2O的封接剂,做成轻质水泥砖等。
(3)通过浸泡将相变材料渗入多孔的建材基体(如石膏墙板、水泥混凝土试块等)。其最大的优点就是可以使传统的建筑材料(如石膏墙板)按要求变成相变材料建材。
(4)将相变材料直接与建筑材料混合。如将相变材料吸入半流动性的硅石细粉中,然后掺入建材中。许多新型固-固相变材料不断开发推动这一工艺的应用。这种直接混合方法的优点在于结构简单,性质更均匀,更易于做成各种形状和大小的建筑构件,以满足不同的需要。目前,该种方式成为贮热相变材料在建筑节能方面研究的热点课题。



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