在建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)中引入相變潛熱儲(chǔ)能單元能夠增強(qiáng)建筑物的儲(chǔ)熱能力,可提高建筑物中可再生能源的利用率,推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展。作者圍繞相變潛熱儲(chǔ)能技術(shù)在建筑物中的被動(dòng)式節(jié)能應(yīng)用,分別從墻體、屋頂、地板、窗戶和多方面結(jié)合應(yīng)用5個(gè)分類對(duì)相變材料的應(yīng)用進(jìn)行綜合分析,得出以下主要結(jié)論。
(1)相變材料的性能直接影響了熱能儲(chǔ)存單元的效率、應(yīng)用效果以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。應(yīng)用于建筑物的相變材料應(yīng)具有安全無(wú)害、對(duì)環(huán)境友好、與建筑物兼容性好、熱物理性質(zhì)優(yōu)異、穩(wěn)定性好、防火性強(qiáng)以及價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
(2)復(fù)合相變材料能夠有效地改善相變材料的液體泄漏問(wèn)題,提高相變材料與建筑材料的相容性,同時(shí)賦予相變材料更高的機(jī)械強(qiáng)度。但載體的添加和復(fù)合材料的制備工藝會(huì)增加相變材料的生產(chǎn)成本,且相變材料的含有率隨載體類型的改變而變化。另一方面,復(fù)合相變材料與建筑材料直接混合往往會(huì)降低建筑材料原有的抗壓強(qiáng)度以及耐久性。在后續(xù)的研究中,應(yīng)不斷優(yōu)化載體對(duì)相變材料的吸收或包覆效果,簡(jiǎn)化復(fù)合材料的制備流程,以合理控制其經(jīng)濟(jì)成本,同時(shí)注重相變建筑材料的抗壓強(qiáng)度和耐久性的強(qiáng)化。
(3)目前商業(yè)化的微膠囊相變材料以石蠟為主,其可燃性仍存在一定的安全隱患。無(wú)機(jī)相變材料的相變潛熱較大、成本低廉和不可燃的特性更有利于相變材料在建筑領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。在未來(lái)的研究中,不僅要提高石蠟類微膠囊的安全性,更要注重?zé)嵝阅軆?yōu)異且穩(wěn)定性良好的無(wú)機(jī)微膠囊相變材料的開發(fā),推動(dòng)相變材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展。
(4)安裝于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的潛熱儲(chǔ)熱單元能夠有效地削弱室外溫度波動(dòng)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響,通過(guò)利用相變材料對(duì)熱量的吸收和釋放實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移。評(píng)價(jià)相變材料在建筑物中的節(jié)能效果時(shí),應(yīng)注重室內(nèi)熱環(huán)境的綜合評(píng)估,包括室內(nèi)溫度或表面溫度振幅的縮減程度、峰值溫度的滯后性以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱流密度等。
(5)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)中相變材料的最佳熔點(diǎn)與建筑物所在地區(qū)的氣候、應(yīng)用的季節(jié)時(shí)段以及應(yīng)用目的有關(guān)。其中,應(yīng)用于墻體的相變材料的適宜熔點(diǎn)范圍為20~30℃,用于屋頂?shù)南嘧儾牧蠎?yīng)具有較高的熔點(diǎn),以避免室內(nèi)空氣過(guò)熱的現(xiàn)象。
(6)針對(duì)不同的應(yīng)用目的,所需要的相變材料的傳熱性能不同。在建筑物的隔熱應(yīng)用上,選用低導(dǎo)熱的載體制備復(fù)合相變材料,使其兼具隔熱和儲(chǔ)熱的功能;而需要高效地吸收或釋放所儲(chǔ)存的能量時(shí),相變材料的傳熱性能可以通過(guò)結(jié)合高導(dǎo)熱載體、添加高導(dǎo)熱納米粒子以及與金屬器件相耦合等方式實(shí)現(xiàn)提升。