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　　建筑节能中相变材料的运用探究 　　相变储热技术利用物质相变潜热对能量进行科学贮存和利用，是理想的建筑节能方法，下面是小编搜集的一篇相关论文范文，欢迎阅读参考。 　　引言 　　随着人类生活水平的不断提高，建筑能源消费增长迅速。以发展中国家为例，其建筑能源消费增量极为惊人，早就超过发达国家能源总消费量的20%[1].建筑节能已经成为能源安全与可持续发展战略的重要环节，是当今活跃的研究方向之一[2,3].相变储热技术利用物质相变潜热对能量进行科学贮存和利用，不仅能解决和缓解能量在时间、空间、强度及地点上转换和供需的不匹配，既方便高效利用能源又利于节能减排，而且还具有温控系统装置简单、维修管理方便和性价比高等优点，是理想的建筑节能方法[4-7].凡物理性质会随温度变化而改变，并能提供潜热的物质，均是相变储热材料，简称为相变材料(Phase change materials,PCM).PCM是相变储热技术的核心物质，其性价比关系该技术的应用前景。因此，研究高性价比的PCM,往往是开发相变储热技术的关键。已有诸多文献详尽报道了PCM的研究进展[4-11],然而，只有少数文献扼要介绍PCM的建筑节能应用[12,13].本文将系统介绍相变材料及其在建筑节能中的应用研究进展。 　　1、PCM的分类与选择 　　1.1 PCM的分类 　　按化学成分，PCM可分为无机、有机和复合型3类;按相变形式，常分为固-液、固-固、液-气和固-气型4类;按相变温度，又可分为低温、中温和高温型3类;按储热方式，还可分为显热、潜热及反应储热型3类[9].以下按化学分类法介绍PCM. 　　1.1.1无机PCM 　　无机PCM主要有水合无机盐、无机盐、熔盐和金属合金。水合无机盐可用ABnH2O通式表示，在相变时会脱水，并转化成含水更少的盐，其相变温度一般低于100℃,适用作低温PCM,主要有碱金属、碱土金属的水合卤化物、氯酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐和醋酸盐等，其中，以CaCl26H2O的性价比为最高，应用最广[14].不一致熔融是此类PCM的通病，表现为释放的水不足以完全溶解相变过程所形成的盐，易产生密度差、相分离和沉淀等不利应用的负面问题，通常需加入胶凝剂或增稠剂加以解决。成核能力差，使用过程易出现过冷是它们的另一缺点，添加成核剂或保留少量晶体充当成核点是常用的克服方法。此外，它们在使用时一旦泄漏，还容易腐蚀设备与装置。 　　无机盐主要包括锂、钠、钾、铝和镁的卤化盐、硝酸盐、碳酸盐及氧化物，可满足190~1280℃的相变温度需求[14].但是，单一无机盐的熔程较窄，因不含有结晶水，所以通常会将多种无机盐混合形成共晶熔盐，这样一则调节相变温度和储热量，二则减少体积变化，改善传热并降低成本[15].熔盐PCM具有饱和蒸汽压低、使用温度高、热稳定性好、对流传热系数佳和价格低廉等优点，但是它们的导热系数低、高温腐蚀性强。铝、铜、镁、锌的二元和三元合金，具有导热性好、相变潜热大、热稳定性高，体积变化小和无过冷等优点，可以弥补前述无机盐PCM的不足;但是它们的成本较高，也有高温腐蚀性问题。 　　1.1.2有机PCM 　　按分子量，有机PCM多分为：(1)低分子类，如脂肪烃、脂肪酸、糖醇和酯等，主要发生固-液相变;(2)聚合物类，如聚烯烃、聚氨酯、聚多元醇以及它们的共聚物，主要发生固-固相变。固体成形好、腐蚀性小、过冷少且不易发生相分离是有机PCM的优点[5];但是它们的导热系数小、热稳定性差、可分解燃烧，且在使用过程中易发生泄漏或老化失效，往往需要添加导热剂和封装加以避免[8]. 　　石蜡是最常用的有机PCM,具有CnH2n+2(20le;nle;40)分子通式，为直链烷烃混合物，其相变温度会随分子量增大而升高(4.5~68℃)，其熔融焓则随组分不同而变化(152~244kJ/kg)[16];商用石蜡的相变温度与熔融焓通常在55 ℃上下和200kJ/kg左右。石蜡无反应活性，不腐蚀金属，使用金属容器封装比较安全;若选用高聚物尤其是聚烯烃容器，必须考虑其渗透与溶胀对容器性能的劣化影响。石蜡PCM最大的不足是热导率太低，无法提供所需的热交换比率，通常须添加导电性粒子加以克服[14].脂肪酸是非石蜡PCM的代表，其相变温区为-15~81℃,相变焓范围为45~210kJ/kg[8,17],常见的有辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸等。脂肪酸PCM具有如下优点：(1)多来源于自然，可生物降解，污染小;(2)可全等熔化，熔融焓高;(3)化学及热稳定好，在数以十万计的热(熔化/冻结)循环过程中无显着热解;(4)具有较佳的熔化-冻结重现性，很少或基本无过冷行为[17].然而，脂肪酸比石蜡贵，有轻度腐蚀性，并具有不愉快气味。脂肪酸的酯衍生物可在较窄的温度区间实现固-液转变，