小議相變材料在建筑節(jié)能的運用

1、小議相變材料在建筑節(jié)能的運用 1相變材料在建筑圍護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究 1.1國內(nèi)外研究成果 根據(jù)蓄能方式，建筑圍護結(jié)構(gòu)包括主動蓄能和被動蓄能兩種蓄能方式。主動蓄能指由相變材料制成的建筑結(jié)構(gòu)和空調(diào)采暖有機組合在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過換熱裝置的控制與調(diào)節(jié)進行相變材料的放熱、吸熱過程。被動蓄能指圍護結(jié)構(gòu)依靠太陽輻射熱流或室溫變化對熱量進行吸收和釋放。主動蓄能的研究舉例如下：某科研人員根據(jù)相變蓄能式吊頂空調(diào)采暖系統(tǒng)和地板熱水低溫采暖系統(tǒng)，模擬出系統(tǒng)在熱環(huán)境工作穩(wěn)定情況下的傳熱過程，利用數(shù)值模擬分析相變溫度對吊頂和地板表面蓄能比和平均熱流的影響，得出混凝土地板和相變材料的熱性能差異：相變材料比混凝土蓄能效率高出

2、35%左右。被動蓄能的研究舉例如下：科研人員在某向光地區(qū)建立一座140m2的被動式輕質(zhì)太陽房，采用相變材料墻板為熱存儲構(gòu)件。通過一年的觀察研究發(fā)現(xiàn)，采用相變材料的墻板一年可以節(jié)省15%的能耗費用或者3gj的熱量。 1.2相變材料在建筑圍護結(jié)構(gòu)中的節(jié)能測試及分析 如何清晰了解相變材料在建筑圍護結(jié)構(gòu)中的節(jié)能效果，通常采用模擬測試和結(jié)果分析的方式進行。以相變墻房間和普通墻房間做熱工對比，分析出相變材料墻體房間的溫度變化。由于不同地區(qū)的晝夜溫差不同，所以對不同區(qū)域進行試驗、分析。 1.2.1晝夜溫差較大的嚴(yán)寒地區(qū) 在該類地區(qū)進行試驗，其過程包括：建立兩個相同結(jié)構(gòu)且大小相同的建筑房間，中間用墻體分隔。面

3、積為3m2，高度2.70m。一間房間的墻壁和天花板安裝含有相變材料的石膏板，另外一間采用普通墻壁、天花板石膏板。板厚均為12.5mm。可采用硬脂酸丁酯、軟脂酸丁酯相混合的相變材料。由于石膏板氣孔含量較多，吸附性較好，能夠輕易的吸收相變材料。操作時可將石膏板泡入相變材料10min左右，當(dāng)吸收相變材料比重達25%時完成。房間頂棚裝有2,040w電熱膜，并用40mm超細玻璃棉保溫。在房間和頂棚之間鋪一層150mm玻璃棉，起到絕熱的效果。測試過程中，可在各個房間內(nèi)、頂棚下和地板上、外墻壁上300mm處布置熱電偶，在內(nèi)墻壁上裝設(shè)熱流計板，對房間內(nèi)溫度進行24小時記錄，每十分鐘可采集數(shù)據(jù)一組。根據(jù)測試結(jié)果

4、：相變墻板能夠有效控制相變房間中的溫度平衡，減少室內(nèi)散熱量，提高室內(nèi)居住舒適度。同時，采用相變墻的房間可以減輕室內(nèi)的采暖負荷，減少配套設(shè)備的投資、規(guī)模，能有效緩解我國電力緊缺現(xiàn)狀。 1.2.2晝夜溫差較小的炎熱地區(qū) 在夏熱冬冷地區(qū)，如果使用輕重質(zhì)或輕質(zhì)復(fù)合墻材，夏季會降低墻體蓄熱能力，造成建筑物溫度較高且波動較大。通過測試表明，空調(diào)連續(xù)運作情況下，混凝土砌塊和保溫材料外墻的溫度波幅在1.52.5。若空調(diào)間歇性運作，建筑外墻的表面溫度波幅相比增加1。若沒有空調(diào)運作，單依靠自然通風(fēng)，結(jié)構(gòu)屋頂和外墻表面對人體有明顯的烘烤感。在建筑圍護結(jié)構(gòu)中使用相變材料可以有效增加圍護結(jié)構(gòu)的蓄冷、隔熱能力，降低內(nèi)墻溫

5、度峰值，減少溫度波動，起到良好的節(jié)能效果。在該類地區(qū)進行試驗，其過程包括：建立兩個相同結(jié)構(gòu)且大小相同的建筑房間，一個為普通實驗房間，一個為含有變相材料圍護結(jié)構(gòu)的實驗房，采用木框架和eps輕質(zhì)泡沫板結(jié)構(gòu)，墻面采用1.2mm木層板，外墻粉刷白色涂料。在兩個房間內(nèi)放置溫度傳感器，位于屋面1.5m處加設(shè)溫度傳感器，每3分鐘記錄、檢測溫度，測試時間為4天。同時，采取夜間開窗、白天閉窗的形式來測試夜間通風(fēng)技術(shù)能否影響相變墻體放熱性能和室內(nèi)熱環(huán)境。通過以上試驗測試數(shù)據(jù)表明：晝夜溫差較大區(qū)域，采用通風(fēng)技術(shù)和相變墻體能夠有效改善室內(nèi)熱環(huán)境效果。晝夜溫差較小地區(qū)，采用相變墻體作為建筑圍護結(jié)構(gòu)雖然能夠有效的蓄熱，但可能引起室內(nèi)熱量聚集的問題。因此，在夜間結(jié)合通風(fēng)技術(shù)能夠有效地改善房間內(nèi)熱環(huán)境，達到建筑節(jié)能的效果。 2結(jié)語 總結(jié)試驗結(jié)果表明：相變材料能夠明顯增強建筑圍護結(jié)構(gòu)熱惰性，確保室內(nèi)熱穩(wěn)定，尤其在夏季能夠明顯降低室內(nèi)溫度；炎熱條件下，相變墻體材料配合夜間通