相变储能材料在建筑节能中的应用[1]VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页相变储能材料在建筑节能中的应用随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，空调能耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严重不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的27．8％，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。目前广泛应用的外墙外保温和内墙内保温技术虽然可以降低能量的消耗，但由于材料本身的热容量有限，不能充分地将能量进行储存利用，因而限制了建筑节能的能力。如何在维持可持续发展的前提下，使用最低能耗达到居住环境舒适度最大化？这里就要用到相变储能材料。相变储能材料（PhaseChangeMaterials，PCMs）是在发生相变的过程中，可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境释放出热（冷）量，从而达到控制周围环境温度的目的，由于相变物质在其物相变化过程(熔化或凝固)中，可以从环境吸收或放出大量热量，同时保持温度不变，可以多次重复使用等优点，将其应用于建筑节能领域不但可以提高墙体的保温能力，节省采暖能耗，而且可以减小墙体自重，使墙体变薄，增加房屋的有效使用面积，因此可以说，相变储能技术是实现建筑节能的重要途径相变储能建筑材料是通过向传统建筑材料中加入相变材料制成的具有较高热容的轻质建筑材料，具有较大的潜热储存能力。通过用相变储能建筑材料构筑的建筑围护结构，可以降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖或空调不用或者少用能量，提高能源利用效率并降低能源的运行费用。因而具有广阔的应用前景。对于相变储能材料，比较系统的科学研究是在第二次世界大战以后展开。美国麻省理工的M.Telkes和G.A.Lane等人在相变材料的配制和性能研究、相平衡、结晶、相变传热、相变储能系统设计等方面做了大量工作。20世纪70年代初，第一次能源危机爆发，西方发达国家受到巨大冲击，但促进了社会和工程界对相变储能材料和建筑节能技术的重视，相变储能材料的理论和应用研究也得到了长足的进步和发展。目前，相变材料在建筑领域的应用已经成为其最为重要的利用途径之一，它在太阳能系统、工业余热利用、电力调峰、纺织业等都有很广泛的利用。可以预计，在今后相当长的时间里，相变储能建筑材料在环境材料和建筑节能等领域都将扮演极其重要的角色。1相变储能材料1.1相变材料的相变形式相变是物质集态或组成的变化。相变的形式有以下4类：（1）固－固相变；（2）固－液相变；（3）液－汽相变；（4）固－汽相变。一般来说，从（1）到（4）相变潜热逐渐增大。由于第（3）、（4）类相变过程中有大量气体，相变物质的体积变化很大，因此，尽管这2类相变过程中相变潜热很大，但在实际应用中很少被选用。与此相反，固－固相变由于体积变化小，对容器要求低（容器密封度、强度无需很高），可以直接加工成任意形状，因此，往往是实际应用中希望采用的相变类型。但是固－固相变的潜热较小，相变温度一般也较高，对中低温的应用不理想，所以，大多数传统的PCMs是通过固－液相变来储存和释放能量，但是由于该相变过程中会出现液体，必须进行封装处理，因而也限制了其应用范围。有时，为了应用需要，几种相变类型可同时采用。1.2相变材料的分类第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页大量的有机材料、无机材料和共晶混合物因为特有的熔解温度和潜热储存能力而被定义为相变储能材料，已知的相变储能材料几乎可以满足任何温度范围的使用需求。与传统的显热储存方式不同的是，相变储能材料能够提供更高的储能密度，且能量的储存和释放是一个等温或近似等温的过程，相变储能材料的这种特点是其具有广泛应用基础的原因。相变储能材料可以按照材料的性质和组成进行分类，具体的类别如图1所示。1.3不同相变材料优缺点的比较根据上述相变储能材料的分类，各种不同材...