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相变材料

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相变材料在围护结构中的应用机理

现代建筑向高层发展,要求所用围护结构为轻质材料。但普通轻质材料热容较小,导致室内温度波动较大。这不人造成室内热环境不舒适,而且还增加空调负荷,导致建筑能耗上升。目前,采用的相变材料的潜热达到170J/g甚至更高,而普通建材在温度变化1℃时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量。因此,复合相变建材具有普通材料无法比拟的热容,对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。

一,相变材料的选择

用于建筑围护结构的相变建筑材料的研制,选择合适的相变材料至关重要,应具有以下几个特点:

1、熔化潜热高,使其在相变中能贮藏或放出较多的热量;

2、相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少;

3、有合适的相变温度,能满足需要控制的特定温度;

4、导热系数大,密度大,比热容大;

5、相变材料无毒,无腐蚀性、成本低,制造方便。

在实际研制过程中,要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难。因此,人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大相变潜热的相变材料,而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素。

二,相变储能建筑围护结构的节能原理

建筑物能耗主要由采暖和空调构成。环境温度和湿度的变化会引起室内温度发生变化,为此需要使用采暖和空调设备将室内的温度和湿度控制到一定范围内。这样就需要消耗能源。而恰当地使用相变储能建筑围护结构,不仅有助于使室内保持需要的温度和湿度,而且可以均衡或者部分消除采暖和空调负荷,或者将高峰负荷转移到低谷,因此可以降低建筑物采暖和空调能耗。

建筑物所获得的一些低温热能,如人和机器放出的热量、建筑物日间从外界吸收的热量等,与人的需求在时间上往往不同步,而相变储能建筑围护结构可有效地吸收和储存这些低温热能,然后慢慢释放出来,因此可以调整这些能量在供给和需求时间上的不一致。

相变储能建筑围护结构可提高建筑物的热惯性。这们就降低了由于温度变化带来应力,保护了主体结构,提高了主体结构的耐久性;同时热惯性也使室内温度变化幅度减小,因此可使采暖和空调设备减少开停次数,从而使这些设备的运行率得到提高,延长了室内设施的使用寿命。

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