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智能化、生态化的相变储能建筑材料,如何推进产业化进程?

五度易链 2018-10-08 1985 110

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建筑能耗占社会总能耗的30%以上,相变储能建筑材料因具备室温调控和节约能耗的特点,已成为产业发展热点。本文简要介绍了相变储能建筑材料的技术和应用展望。

  摘要:建筑能耗占社会总能耗的30%以上,相变储能建筑材料因具备室温调控和节约能耗的特点,已成为产业发展热点。本文简要介绍了相变储能建筑材料的技术和应用展望。

  能源是社会发展的物质基础,随着全球经济规模增长,能源消耗总量以2.3%的速度持续上升。建筑能耗约占社会总能耗的30%以上,而空调能耗约占建筑能耗的2/3。在当前全球变暖,节能需求紧迫的形势下。通过建筑材料的创新,推动节能建筑技术的发展,已日渐成为全球节能环保领域的重大发展趋势之一。近年来,相变储能材料快速进入人们的视野,这类材料可以通过相态的转变吸收或释放热量,从而能达到调节环境温度的目的,可以实现节能、节材和减排的效果。如今,相变材料已广泛应用在航空航天、服装、制冷设备、军事、通讯、电力等行业,相变储能建材也已成为全球的热门研究课题,然而其产业化进程却行动迟缓。本文介绍了相变储能建筑材料的发展现状和存在的主要问题。

  相变储能建筑材料及发展现状

  上世纪80年代,美国启动相变储能建筑材料的研究与开发,他们研究了20000多种相变储能材料,结果表明仅有1%具备实用价值。90年代以后,业内开始选用复合的相变储能材料,自此突破了单一相变储能材料的局限性,材料的熔点、强度等实用性能得到很大提升,也进一步加大了材料设计的可能性。在制备技术方面,浸渍法、直接深入法、微胶囊法作为传统制备方法,应用最为广泛。在应用方面,目前国内已开发了相变储能墙板、相变储能墙体、相变储能混凝土、相变储能窗户等产品。

  效果评价和应用技术体系急需建立

  目前建筑节能的途径主要包括降低化石能源消耗量、改善能源的利用效率、降低建筑物的运行能耗三种。而实现建筑节能所采用的主要技术包括:(1)建筑设计技术,如开发低能耗、零能建筑和绿色建筑等;(2)建筑围护结构和材料的优化技术,如屋面、墙体、地面、隔热材料、密封材料、门窗及遮阳设施等的改进;(3)终端用户用能效率改进技术,如设计高能效的供暖和空调系统等;(4)提高总的能源利用效率,从能源的采集、加工、运输、储存、分配和利用的全过程进行评价和优化。在众多建筑节能技术中,相变储能技术的优势不易凸显。此外,建筑的设计、施工和使用属于系统化工程,而建筑材料处于建筑业的前端。要推动相变储能建材的规模化应用,应首选建立相变储能建材节能技术的评价标准,量化技术经济效益。此外,应建立相变储能建材的应用技术体系,便于被设计采纳。

  节能效果和制造成本需尽快完善

  在材料研发和应用技术等方面还有较多问题需要改善。首先,相变材料的使用温度、储热、导热等性能还需改善,必须开发出效果优异且应用广泛的相变材料。其次,相变储能节能建材的制备和规模化生产技术还需要进一步改进。相变材料掺杂,可能会影响到原来的建筑材料本身的性质,影响建筑材料的服役性能。在不影响建筑材料服役性能的基础上,复合材料的节能效果和控温能力需进一步改善。最后,相变材料的成本仍然偏高,在原有建筑技术的基础上,相变储能材料的使用仍会使得建筑成本提高,此因素对相变储能技术的规模化使用较为不利。因此,开发成本低廉、工艺简便的相变储能材料及其应用技术是其在建筑界规模化应用的关键所在。

  随着经济发展和科技进步,人类趋向于追求更加舒适的生活环境。然而,面临全球能源的加速消耗和温室效应的加剧。夏季的空调制冷和冬季的供暖行为,始终在加剧能源和环境问题。相变储能建筑材料具备智能化、生态化的控温特性,是室温调节最理想的建筑材料。从业者应以应用为导向,加快相变储能材料和工程技术开发,提高用户体验,建立产品标准和应用规范,推动产品的产业化进程。


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