室内装修设计中相变储能材料的应用

彭 曲 云

（湖南科技职业学院，湖南 长沙 410000）

室内装修设计主要是对室内的空间界面进行施工或布置，以达到工程完善、感官美化、使用方便的目标。随着时代发展，室内装修设计在我国已逐渐成为一种朝阳产业，具有十分广阔的发展趋势与发展前景。然而，我国建筑行业存在的部分问题与误区，使得室内装修设计工程存在一定隐患和弊端。例如，保温隔热材料以及防潮、防火、防腐材料等一系列功能性材料的处理，通常会因设计和施工人员的无知或偷工减料，而遗留诸多安全隐患；使用传统高排放、高能耗、高污染的能源，造成了巨大的浪费。为充分保障我国建筑行业以及室内装修设计行业的长远发展，要及时转变行业的经济增长模式和能源消费方式，使能源消费方式向着低排放、低污染、低能耗进行高效转变。

作为一种新兴的建筑节能材料，相变储能材料具有使用便捷等诸多优势，能够充分提升能源的利用效率，有效解决能源供求不匹配的相关矛盾，已逐渐成为目前双碳时期的节能先锋。近年来，国内外诸多学者从相变储能材料的制备方法、适用条件、功能特性等多方面展开研究，并取得了相应的成果。目前，相变储能材料主要应用于太阳能利用、废热回收利用、建筑采暖、空调节能等诸多领域，但在室内装修设计行业的应用不多。我国目前的建筑节能体系主要集中在建筑外墙维护的节能，而室内装修设计的节能尚未引起人们的广泛关注与重视，特别是室内装修设计材料的节能问题。

1 相变储能材料简述

相变储能材料是指在相变过程中，能够与外界环境进行吸收或释放热量的能量交换，以真正达到能量利用和控制温度目的的材料。相比显热储能材料，相变储能材料具有更显著的节能效果。现阶段常用的相变储存材料，包括有机物和无机物两种。有机物相变储能材料几乎没有缺点，腐蚀性小、价格低廉、性能稳定，较为适合用作建筑储装材料，但由于使用过程中相变储能材料会产生液相，从而使得其封装问题成为了阻碍与制约。目前，多孔吸附法在使用过程中没有使相变储能材料产生液相，能够在一定程度上降低成本，同时简化工艺，逐渐成为了一种常用的封装方式。

2 室内装修设计中相变储能材料的可行性分析

近年来，随着全球工业化的不断发展，使得能源日益短缺，据统计，建筑能耗占我国能源消耗的近五分之一，成为节能的重点领域。我国目前的建筑节能主要采用外墙保温的手段对建筑外墙进行节能设计，但由于其具备的缺点，使得施工过程存在着较大的安全隐患。相变储能材料相比普通材料，有着更高效的储能功能与作用，在物相变化时能够对环境吸收或释放能量，相变过程中材料温度保持不变，从而能够有效控制室内温度，是一种性能良好的节能环保材料。

目前主要在外墙结构以及采暖空调中使用相变储能材料，但由于墙体结构具有较大的热阻，会使得相变储能材料在外墙使用时，对于室内温度的调节能力较弱。但将相变储能材料应用于室内装修设计中，能够高效调节室内温度，同时缓解装修设计中的高能耗问题。相变储能材料是根据特定比例以及工艺制备而成的，应用于室内装修设计的相变储能材料要具备良好的相容性、耐久性、无毒性、安全性以及无腐蚀性。

3 相变储能材料在室内装修设计中的应用形式

3.1 抹灰工程材料与相变储能材料结合

抹灰工程作为室内装修设计中比重最大的一项工作内容，一般情况下主要在建筑物的地面、顶棚以及内外墙面进行。传统砂浆抹灰材料主要为水泥砂浆，不具备装饰效果同时保温性较差，不能在很大程度上满足冬季夏季室内保温隔热的具体需求。针对于此，抹灰工程首先要解决砂浆存在的部分问题，在满足功能要求的同时，充分改善室内条件。相变储能砂浆作为一种解决此类问题的最佳选择，新型固固相变材料已被成功研发。这种复合相变材料在使用的过程中，不会发生渗漏现象，从而可以代替传统砂浆，通过使用相变储能砂浆墙体，能够实现在冬季降低室内取暖能耗，同时尽可能吸收余热从而减少温度浮动。

3.2 吊顶工程中相变储能材料的应用

吊顶工程中使用的建筑材料主要为石膏板，室内装修设计要求吊顶在充分满足装饰的前提条件下，还要具备防火、隔热等一系列功能。传统石膏板由于其自身的孔隙率较高，具备一定程度的保温与吸收效果，但不具备对于室内温度自主调节的功能与作用，是一种被动的节能模式。将石膏板与相变储能材料结合，制备成一种新型的储能装饰材料来控制室内温度的浮动，有着较为明显的节能和蓄能效果。储能石膏板在由室外向室内传递热量时，遇热熔融，隔热层密度变大，减慢室温上升速度；在室温下降的过程中，熔融的相变材料释放热量并凝固，使得室温保持在20℃左右。

3.3 地面供热工程中相变储能材料的应用

我国北方地区冬季较为寒冷，主要采用集中供热的采暖方式。近年来，北方地区一些新型住宅的散热方式开始尝试采用地热式采暖系统。低温热水地面辐射采暖以热水作为热煤的采暖方式，主要由加热管、地面层、防水层、填充层等结构组成，其中填充层采用细石混凝土进行填充。北方地区集中供热采取的分段式供暖，会在一定程度上导致热量流失速度快、供暖量集中、室内温度不平衡、舒适度下降等。这主要是由于细石混凝土自身具备的储热能力较差，如果在填充层的混凝土中适当加入相变储能材料，则能够高效改善与优化室内温差大的现象，充分提升室内环境的居住舒适度。

4 室内装修设计中相变储能材料的应用案例分析

2021年6月，西安市发布相关决定，提出要在十四五之前完成西安市全部燃煤电厂的搬迁与关停，这不可避免地使得西安市上千万人的冬季取暖问题亟待解决。电供暖、煤改气等多种方法均能有效替代煤电供暖，其中，通过使用储热技术能够充分凭借电价优势，实现低谷电价供暖技术，因而逐渐成为供暖行业的首选。在一系列储热技术中，相变储热凭借其自身热效率高、放热温度稳定等诸多优势，深受广大用户和厂商青睐。相变储热供暖不需要额外铺设燃气或热力管道，晚上充分利用峰谷电价差进行热量储存，白天根据需要再将储存的热量释放供暖，在很大程度上节约了供暖运营的成本。

西安市航天城第一中学自建成以来，因集中供暖管道不能及时铺设至学校所在区域，从而选择使用相变储热供暖技术，真正实现了安全、环保、绿色、无噪音的清洁供暖模式，标志着陕西省教育系统中首个“相变储热清洁供暖”示范学校的诞生。

除此之外，西安航天城第十一幼儿园采用热泵供暖与相变储热相结合的模式，相比传统热泵，热泵与相变储热的高效结合，真正实现了绿色清洁、智能控制、低碳环保、节约能源的效果。由此可见，相变储热供暖技术不仅能够在很大程度上减少供热成本，同时能够真正实现低碳清洁。随着政府对于清洁供暖政策的大力支持、人民群众对于供热需求的不断提高以及峰谷电价政策的稳步落地，清洁供暖领域中相变储能技术将会在未来获得更大的市场。

5 展 望

在室内装修设计工程中抹灰、吊顶、地面充分使用相变储能材料，通过对外界热量进行吸收，能够大幅度减少建筑能耗以及控制室内温度浮动，是未来室内装修设计中必不可少的装饰材料，有着良好的发展前景与发展趋势。现阶段，人们对相变储能材料的关注普遍集中于建筑节能层面，而相变储能材料在室内装修设计中的应用尚未引起人们的广泛关注与重视，其仍有以下几方面需要研究改进：

（1）建立并完善室内相变储能模型；

（2）相变储能材料的生产配比有待研究加强；

（3）相变储能材料的节能效果要通过实际数据进行计算。