摘要：相变材料是一种新型的节能保温材料，相变材料在发生物相变化的过程中伴随着能量的变化，正是由于这种变化使得相变材料可以将能量更好的分配及储存。对于我国目前如此巨大的人口基数以及每年新增的住房面积。建筑用能目前是我们国家能源消耗的一个重要组成部分，正是由于这恶搞原因建筑节能的重要性开始受到了人们的重视。本文中主要阐述建筑节能用相变材料的研究现状，并对其未来发展趋势进行展望。
关键词：建筑节能；相变材料；研究现状
引言
相变储能材料能够在恒温或接近恒温的情况下储存和释放大量的相变潜热，达到能量的相互转换和充分利用。潜热储存或释放是利用材料相态之间相互转化来实现的，与显热储存来相比单位体积的物质所储存和释放的能量要多得多，能通量高，可广泛应用于储能和控温领域，因此相变储能材料与建筑材料相结合能很大程度上提高建筑材料的保温、隔热性能。下面主要将从相变材料自身的优势、复合相变材料制备方法及在建筑领域的应用等方面进行介绍。
1、相变材料的分类
现在工程实际中常用的相变材料根据其化学特性可以分为无机相变材料、有机相变材料以及复合相变材料。
无机盐类相变材料通常具有较高的相变温度，最低的相变温度也高达上百摄氏度，因此该类相变材料的相变潜热较大。目前研究较多的无机相变材料主要有，等材料。有机相变材料主要分为固－固相变材料以及固－液相变材料。常见的固－固相变材料主要分为多元醇类、层状钙钛矿类以及高分子类。这类有机相变材料通过自身的晶体形态转变来实现能量的变化，在发生相变过程中体积变化率较小，使用性能高以及耐久性能好。常见的固－液相变材料主要分为脂肪酸类、聚烯醇类、脂肪烃类以及醇类，这类有机相变材料具有相变潜热较大，不易出现过冷以及相分离等优势，但是相较于固－固有机相变材料而言较易泄露[1]。
复合相变材料将材料与载体进行结合形成保持固相的复合材料，克服了普通相变材料的导热率较低以及不易保存等缺陷，在实际工程中运用最广。主要的有机复合材料相变分为共混型复合相变材料、米复合型复合相变材料、导热增强型复合相变材料以及微胶囊型复合相变材料。除此以外高温无机复合相变材料也是现有的研究热点，主要分为陶瓷基－无机盐类复合相变材料、金属基－无机盐类复合相变材料以及多孔石墨基－无机盐类复合相变材料。
2、复合相变材料在建筑节能领域应用
复合相变材料因其诸多的特点在建筑行业、服装纺织业、电子行业、工业余热利用等诸多领域均有广泛的应用前景。但在建筑行业的应用作用尤为突出，起着降低能耗，节约能源，调节温度，提高人们居住舒适性等作用。目前，相变材料在建筑节能领域的应用主要有以下几个方面。
2.1相变蓄能围护结构
相变材料可以利用自身的相变过程进行蓄(放)热，与建筑围护结构相结合，可以产生相当于几倍等量传统保温材料的保温隔热效果，是当前节能建筑材料发展的一个主导方向。首先可以将建筑材料直接掺入到建筑材料中，制成相变蓄能围护结构，如相变石膏板、相变砂浆、相变混凝土。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相变石膏板、相变混凝土等在房屋方面的应用能够有效的降低室温的波动，从而减少电能、化石能源的消耗，既节能环保又为人们提供了舒适的环境，可谓一举两得。温室在我国农业中举足轻重，温室中正常的日光照射往往不能满足植物对温度的求，传统的温室常常需要利用电力、煤炭等方式来提供热量。在控制温度的同时对环境也造成了一定的破坏，得不偿失。在建造温室时如果合理的应用复合相变材料既能对室内温度起到调节作用，还能抵御恶劣的自然天气带来的危害[2]。
2.2相变蓄能装饰材料
复合相变材料还可以应用于涂料、地板等装饰材料中，制成相变涂料和相变地板。他们除了具有调节温度，降低能耗的作用外还能够起到调节湿度、净化室内空气的效果。刘成楼等利用硅藻土为载体与两种相变材料相结合制备了定型复合相变涂料，相变涂料的相变温度为23℃、潜热为104J/kg，将相变涂料粉刷在实验房的内壁，通过对屋内温度的观察发现此相变涂料具有优良的调温、控温效果。目前人们构想的相变蓄热采暖地板的构造大致是基层保温层，其上为添加复合相变材料的盘管，最后上面是地面覆盖层。加热时，热量贮存起来，待室内温度降低时再放出热量。复合相变材料在装饰材料中的应用要更加重视他们的物化性质，因为装饰材料大多用于室内，我们在考虑其调温、节能的优势时还要考虑对人体自身健康及安全的影响。应该做到化学性质稳定，无有毒、有害气体产生，不易燃烧，绝缘、绝热。
利用多孔材料石膏板作为基体浸渍于融化了的相变材料中，可以制作成相变储能石膏板。它最常见的用途是作为外墙的内壁材料来使用，这样能够大大降低建筑物室内温差上下波动的幅度，并且运用此种材料可以使得室内舒适性奇佳。费尔德曼运用两种不同的方法来制作相变蓄热石膏板。其中一种方法是把寻常的石膏板放入相变材料溶液而制得，另一种方法是在制备石膏板的时候，掺入相变材料。
2.3太阳能及空调制冷系统
太阳能容易受到季节，昼夜，天气因素的影响，相变材料具有的储能密度大、使用过程中温度变化范围小等特点，对弥补不可抗拒的自然因素在太阳能利用方面的影响具有积极作用。从而使其在太阳能热发电及太阳能热泵系统应用中具有得天独厚的优势。姜益强等人以CaCl2为相变材料应用于太阳能热泵系统中，对蓄热装置进出口流体温度、相变材料温度等一系列参数进行了模拟与分析，结果表明在太阳能热泵系统中所应用的相变材料能够实现稳定的供热工况，提高系统性能。复合相变材料还可以应用于相变空调蓄冷系统，在用电量相对较小时进行蓄能，待用电高峰期到来时再讲能量释放出来，有效的解决了电量供给与需求时间不相匹配的问题。复合相变材料虽然在建筑节能领域具有得天独厚的优势，而且国内外研究报告也随处可见，但是市场上却很难见到复合相变材料类建筑材料产品的出现[3]。因为相变材料与普通建筑材料的相容性、掺混后对建筑材料性能的影响等与建筑安全性能相关的方面还有待进一步的研究测试。而且适宜的相变温度，及相变材料自身存在的一些问题，如安全性，毒性等方面也需要完善。
3、建筑节能相变材料未来展望
随着人们对能源领域认识的加深，能源的有效利用及开发新的清洁、高效能源成为炙手可热的问题，而复合相变材料因其具有的与众不同的特性必将在此领域具有广阔的前景。但复合相变材料在诸多方面仍存在着不尽人意之处，如相变材料的溶解性、毒性、腐蚀性等缺陷，载体的抗拉强度问题，复合相变材料在多次循环使用之后出现的泄露、相分离、物化性能衰退现象等。所以，继续寻找经济实用的相变材料、优化制备工艺，才能使相变材料在其应用领域发挥更大的作用。主要的努力方向大致可以分为：在材料选取方面，要求相变材料具有经济性及耐久性；在制备工艺方面，简化工艺流程，开发新的更具推广价值的制备方法；在其应用领域，造福人类的同时，还应积极响应国家号召，开发环境友好型产品，坚持走可持续发展的道路。
4、结语
随着相变材料的不断发展，其造价在不断降低，与工程材料的结合的相容性也会越来越好。由于相变材料具有节能环保的特性，对于建筑工程中的等功能性材料上具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]沈霁.试析相变建筑材料在建筑节能中的应用[J].中国建材科技.2016(01)：112.
[2]郭智伟.相变材料发展在建筑节能工程中的应用[J].价值工程.2016(03)：34.
[3]苏迎葵.浅述建筑材料在建筑节能中的作用[J].中国新技术新产品.2015(18)：13.
论文作者:武灵星
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/22
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