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论建筑节能中相变储能材料的运用

2018-03-26梁恩才

山东工业技术 2018年6期
关键词:建筑节能运用

摘 要:如今建筑工程施工大量增多,建筑室内环境的要求逐渐提高,但能源使用的效率不高,浪费问题依旧大量存在,怎样对能源进行合理储存、利用是当前以及今后建筑行业节能发展的重点。相变储能建筑材料作为一种新的材料,在建筑节能中发挥着极为重要的作用,能够减少能源消耗,有很好的发展前景。本文主要就建筑节能中相变储能材料的运用进行阐述分析。

关键词:建筑节能;相变储能材料;运用

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.085

如今能源危机成为世界性问题,减少能源消耗,提高能源利用率是人们研究的重点问题。尤其是建筑行业,人们积极寻求新型的建筑材料减少能源消耗,使室内环境更加舒适。相变储能材料能够在特定条件下储存能量,并进行释放,使能源消耗得到减少,减少室内温度的波动,对室内环境进行优化,成为未来建筑行业发展的新型材料。

1 相变储能材料的特点分析

根据蓄热方法不同,储能材料可以划分为三种,即显热储能、化学反应储能以及潜热储能。在操作上,显热储能材料是比较便利的,但是由于材料自身的温度是不断变化的,需要在周围环境的诱导下进行能量的释放,所以无法控制环境的温度,此外显热储能材料有着较低的贮能密度,装置的体积是比较大的,所以在实际应用中并没有太大的价值。对于化学反应储能材料,其储能的密度是比较高的,但是由于工艺技术的复杂性,使得其只能在太阳能领域中应用。潜热储能材料即相变储能材料,通过固-固、固-液、固-气或者液-气相变将材料本身吸热、放热的能力发挥出来,有效的储存和释放能量,这种相变储能材料的蓄能密度是比较大的,效率较高,环境温度的变化不会对吸热、放热产生影响,在很多领域都有应用,如太阳能、智能空调建筑物温度的调节控制、废热回收等[1]。因此其是未来热能应用的一个重要研究方向。

随着科学技术的发展进步,将传统建筑材料与相变储能材料相结合,能够很好达到节能的目的,所以在建筑节能发展中,相变储能材料有着极好的应用。

2 建筑节能中相变储能材料的应用

2.1 建筑围护结构中应用

在常用的建筑材料中加入相变材料,可以制作墙体、底板等建筑围护材料。根据目前的研究与应用,制备建筑围护材料大多采用有机类相变储能材料,如添加脂肪烃或脂肪酸类、多元醇类等。脂肪烃或脂肪酸类是固-液相变材料,需要进行封装。多元醇类是固-固相变材料,通过晶型转换进行储能和释能。把相变储能材料加入石膏、混凝土等基础建材即可制備成相变储热建筑围护材料。

首先,相变储能墙体材料,利用相变调温的原理,通过蓄能介质相态变化,使热能得到有效的储存,同时结合环境温度调整室内的温度。若环境温度比规定值低,液态的相变材料会变成固态,释放热量。若环境温度比规定值高,固态的相变材料会变成液态,吸收热量,保证室内温度平衡[2]。与普通墙体材料相比,相变储能材料下的围护结构有很好的蓄热效果,改善室内环境,节约能源。

在建筑围护结构中应用相变储能材料,还能够使围护结构的隔热功能得到强化,使能源高效利用。同时降低建筑物室内外之间的热流波动,使作用时间得到延长,保证室内环境的舒适性,使建筑物的空调以及供暖系统设计负荷得到降低,减少能源消耗。

其次,相变储能采暖地板,这是相变材料与地板材料的结合,相变材料具有一定的蓄热能力,使地板的热惰性得到提升,减弱室内外的热流波动,延迟作用的时间,有效控制室内的温度,使建筑物具有一定的调节温度能力。在相变采暖地板结构中,相变材料需要满足其温度变化范围,提高相变潜热。

2.2 供暖系统中的应用

首先,有相变蓄热器的空气型系统,这种供暖系统主要涉及以下部分,分别是空气型太阳能集热器、集热器风机、相变蓄热器、负荷风机以及辅助加热器等[3]。空气在太阳能集热器与相变蓄热器之间存在,相变蓄热器与负荷间有循环环路。相变蓄热器有很多矩形断面通道,空气可以在其中流动,并且通道是相互平行的,通道需要利用相变蓄热器相变材料分隔,白天利用相变材料储存太阳能,夜晚加热送风,保证夜间房屋需要的负荷得到满足。

其次,太阳能水源热泵供热系统,这种系统冷凝器能够加热空气,保证房间中的供暖效果,蒸发器侧冷媒水系统主要包括相变蓄热器、太阳能集热器、蒸发器以及循环水泵等,相变蓄热装置是壳管式结构的[4],管侧封装相变材料。通过相变储能材料将太阳能进行吸收,然后利用冷媒水对太阳能进行释放,使其进入到蒸发器中作为制冷剂,实现供暖通风的目的。

最后,地板辐射供暖系统,这种系统利用相变储能材料,储存太阳能以及夜间低价的电能,发挥相变材料中电加热丝的作用,使储存的热量能够被传递到地板层以及热阻材料上,实现供热的效果。地板辐射供暖系统需要的热媒温度不高,有很好的热舒适性,温度波动比较稳定,可以充分发挥太阳能等能源,实现节能效果,是一种比较理想的供暖方法。

3 结束语

相变材料有很好的储能效果,并且在建筑节能中有了很好的应用,减少能源消耗,使室内环境得到改善。由于相变储能材料的发展应用时间不是很长,因此还需要提高重视程度,积极开发与研究,相信未来相变储能材料有很好的发展前景。

参考文献:

[1]沈澄,徐玲玲,李文浩.相变储能材料在建筑节能领域的研究进展[J].材料导报,2015,29(05):100-104.

[2]李凤艳,袁亚东,杨雅君,王鹏,王超.相变储能材料在建筑节能材料上的应用研究[J].新型建筑材料,2014,41(07):87-91.

[3]方瑾.相变储能材料在建筑节能中的应用[J].安徽职业技术学院学报,2010,9(04):30-32.

[4]王磊,熊军.相变储能材料在建筑节能中的应用研究[J].建材世界,2010,31(03):4-6+9.

作者简介:梁恩才(1979-),男,山东济南人,本科,工程师,研究方向:建筑材料与工程。

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