淺談建筑節(jié)能工程相變材料發(fā)展思考論文
【文章摘要】在建筑節(jié)能中應(yīng)用相變材料,能利用材料的性能使建筑具有節(jié)能的功能。本次研究說(shuō)明了相變材料發(fā)展及在建筑節(jié)能工程中的應(yīng)用。雖然相變材料的應(yīng)用還存在種種問(wèn)題,但是在建筑施工中人們會(huì)逐漸加大相變材料應(yīng)用的范圍及比例,這是未來(lái)建筑施工技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。。施工單位要結(jié)合施工項(xiàng)目的要求、施工成本、施工技術(shù)選擇適合的相變材料,應(yīng)用材料優(yōu)化建筑施工的質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】建筑施工;施工技術(shù);相變材料
傳統(tǒng)的材料性能是固定的,相變材料是與這些材料相對(duì),具有諸能功能的材料,它的英文描述為PhaseChangeMaterial,簡(jiǎn)稱(chēng)PCM。在建筑節(jié)能中應(yīng)用相變材料,能利用材料的性能使建筑具有節(jié)能的功能。
1相變材料發(fā)展及在建筑節(jié)能工程中的特性
在20世紀(jì)60年代,美國(guó)宇航局為了發(fā)展航空技術(shù)開(kāi)發(fā)了相變材料,以后這種材料被廣泛的應(yīng)用在太陽(yáng)能利用、采暖和制冷、供電系統(tǒng)優(yōu)化、醫(yī)學(xué)工程、儲(chǔ)熱建筑工程領(lǐng)域中。相變材料的第一個(gè)特點(diǎn)為形態(tài)多樣化,相變材料既可以固態(tài)的形式出現(xiàn),又可以液態(tài)的形式出現(xiàn),它便于生產(chǎn)、便于利用,應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛;相變材料的第二個(gè)特點(diǎn)為恒定的特點(diǎn),就是指無(wú)論相變材料在作業(yè)狀態(tài)還是非作業(yè)狀態(tài),只要在它的相變范圍內(nèi),它的狀態(tài)就是恒定的,這種高穩(wěn)定性能令它被人們頻繁的使用;相變材料的第三個(gè)特點(diǎn)為具有其它物質(zhì)狀態(tài)的特點(diǎn),即在相變材料的諸能范圍內(nèi),它能吸收周?chē)h(huán)境多余的能量,待環(huán)境改變后釋放能力,這是相變材料最重要的特點(diǎn),也是它被人們使用的主要原因。
2相變材料發(fā)展及在建筑節(jié)能工程中的分類(lèi)
相變材料根據(jù)材料構(gòu)成來(lái)分類(lèi),可分為無(wú)機(jī)相變材料、有機(jī)相變材料、復(fù)合相變材料。無(wú)機(jī)相變材料根據(jù)構(gòu)成可為結(jié)晶水合鹽構(gòu)成、熔融鹽類(lèi)構(gòu)成、金屬相變材料構(gòu)成、多元混合物質(zhì)構(gòu)成。有機(jī)相變材料根據(jù)構(gòu)成可分為多元混合物構(gòu)成(包含石蠟烷烴混合物及脂酸類(lèi)這兩種物質(zhì)構(gòu)成)、低共溶共晶混合物構(gòu)成、其它有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成。復(fù)合相變材料根據(jù)構(gòu)成可分為高分子復(fù)合材料構(gòu)成、微膠囊體復(fù)合材料構(gòu)成、納米復(fù)合材料構(gòu)成。過(guò)去人們采用無(wú)機(jī)相變材料或有機(jī)相變材料,后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料可以發(fā)揮兩種相變材料的優(yōu)勢(shì),克復(fù)相變材料的劣勢(shì),于是復(fù)合相變材料是目前被廣泛應(yīng)用的材料。相變材料根據(jù)形式來(lái)分,可分為固固相變、固液相變、固氣相變、液氣相變這四種形式。固氣相變與固液相變對(duì)應(yīng)用環(huán)境的要求較高,目前還被液究及開(kāi)發(fā)中,較少在建筑施工領(lǐng)域中應(yīng)用。不同熔點(diǎn)的相變材料被應(yīng)用在建筑施工中不同的領(lǐng)域范圍里。比如熔點(diǎn)為0~8℃及15~22℃的相變材料,一般應(yīng)用在制冷的領(lǐng)域中;熔點(diǎn)為19~28℃的相變材料,一般應(yīng)用在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中;熔點(diǎn)為30~55℃的相變材料,一般應(yīng)用在地板采暖系統(tǒng)中;熔點(diǎn)為40~50℃的相變材料,一般應(yīng)用在熱泵蓄熱系統(tǒng)中。
3相變材料發(fā)展及在建筑節(jié)能工程中的應(yīng)用
3.1相變儲(chǔ)能墻板
這是在80年代的開(kāi)發(fā)出的一種墻板。這種墻板的基材為石高、混凝土材料、保溫隔熱材料。這種墻板可以作為建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu),起到諸熱、散熱調(diào)節(jié)溫度的作用。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用了相變材料后,增加了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的惰性,令建筑物的室內(nèi)環(huán)境變得更舒服。
3.2相變儲(chǔ)能混凝土
這是一種以混凝土材料為基材,混合有復(fù)合相變材料的智能混凝土。這種混凝土材料作為建筑物的外墻,可讓建筑物具備節(jié)能的功能。相變混凝土材料之所以有儲(chǔ)能的功能,是由于混凝土材料中混入了復(fù)合相變材料,這種材料本身會(huì)讓混凝土的性質(zhì)產(chǎn)生巨大的變化;炷潦┕ぶ凶畛3霈F(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題為裂縫問(wèn)題,如果混凝土材料裂縫過(guò)多,施工成品的質(zhì)量就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而混凝土出現(xiàn)裂縫的重要原因是混凝土材料易出現(xiàn)內(nèi)外溫差大的問(wèn)題,特別是大型混凝土材料極易出現(xiàn)內(nèi)外溫差大的問(wèn)題。如果在混凝土材料中添加了復(fù)合相變材料,它能智能的調(diào)節(jié)混凝土的溫度,令混凝土內(nèi)外溫差恒定。目前相變混凝土的研發(fā)還存在一些技術(shù)問(wèn)題,還需要繼續(xù)研究。
3.3建筑保溫隔熱材料
如果在建筑保溫隔熱材料中添加相變材料,可強(qiáng)化保溫隔熱材料的性能。在保溫隔熱材料中加入相變材料有幾種優(yōu)勢(shì)。第一種優(yōu)勢(shì),發(fā)揮相變材料的特點(diǎn),強(qiáng)化建筑保溫隔熱才料的性能;第二種優(yōu)勢(shì),相變材料具有質(zhì)輕的特點(diǎn),應(yīng)用相變材料可降低保溫隔熱材料的質(zhì)量,便于施工單位施工;第三種優(yōu)勢(shì),相變材料具有粘結(jié)能力強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、強(qiáng)度高的特點(diǎn),它能提高建筑保溫隔熱材料的整體質(zhì)量。
3.4相變砂漿材料與涂料
這是在建筑砂漿材料及涂料中混合相變材料,使砂漿材料與涂料具備儲(chǔ)能的性能。目前已經(jīng)有多孔超細(xì)SIO2材料制作而成的復(fù)合相變隔熱涂料,這種涂料比普通的涂料生產(chǎn)成本低、隔熱性能強(qiáng),以后會(huì)被廣泛應(yīng)用。
3.5相變蓄熱地板
相變儲(chǔ)熱地板是指在鋪設(shè)地板時(shí),在地板材料中添加相變材料,使地板材料變成電加熱相變蓄熱地板,這種地板可以使用較少的能耗釋放較多的熱能,并且放熱均勻、垂直溫度梯度小,應(yīng)與人體逐漸適應(yīng)外部環(huán)境的節(jié)奏同步,能夠令環(huán)境變得更舒服。我國(guó)南方大部分地區(qū)沒(méi)有集中供暖的.系統(tǒng),如果在南方的建筑施工中應(yīng)用相變蓄熱地板,就可令南方的建筑具有冬暖夏涼的性能。
4總結(jié)
雖然相變材料具有生產(chǎn)成本小、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、儲(chǔ)能性能高、無(wú)毒無(wú)腐蝕性、無(wú)異味、無(wú)降解的特點(diǎn),可是相變材料的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題。其中最主要的三個(gè)問(wèn)題為相變材料的耐久性問(wèn)題,部分相變材料有應(yīng)用的年限,超過(guò)應(yīng)用年限即失去儲(chǔ)能的性能;相變材料與基體的相容性的問(wèn)題,部分相變材料不能與基體材料融合,應(yīng)用中會(huì)破壞建筑施工基體材料;相變材料的封裝問(wèn)題,如果相變材料泄露,建筑本身會(huì)失去儲(chǔ)能的功能,并且相變材料會(huì)污染環(huán)境。雖然相變材料的應(yīng)用還存在種種問(wèn)題,但是在建筑施工中人們會(huì)逐漸加大相變材料應(yīng)用的范圍及比例,這是未來(lái)建筑施工技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。施工單位要結(jié)合施工項(xiàng)目的要求、施工成本、施工技術(shù)選擇適合的相變材料,應(yīng)用材料優(yōu)化建筑施工的質(zhì)量。
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