相变储能材料.doc

相变储能建筑材料

〔南京工业大学材科1102号〕

摘要本文对相变储能材料，相变材料的原理、分类和应用情况进行了简要介绍。并综述了相变储能建筑材料的国内外的研究状况，相变储能材料与建筑材料基体结合的方法，着重介绍了微胶囊相变材料的制备工艺及在建材中的应用，展望了相变储能建筑材料的开展前景。

关键字相变储能材料；建筑节能；微胶囊

Phase-changingenergy-storingbuildingmaterials

〔thenumber，MaterialsScienceandEngineering1102〕

Abstract：Thispaperintroducesthephasechangematerialsanditsprinciple，classificationandapplicationetc.Andsummarizestheresearchandapplicationofphasechangematerialsindomesticandabroad，andthemethodofmatrixbetweenphasechangematerialsandbuildingmaterials.Focusingondescribingthepreparationmethodsofmicrocapsulephasechangematerialsandtheapplicationinbuildingmaterials.Theprospectsofusingphasechangematerialsinbuildingisalsoanalyzed.

Keywords：phasechangematerials；buildingenergyefficiency；microcapsule

0．前言

能源和材料是支撑当今人类文明和保障社会开展最重要的物质根底。20世纪80年代以来，随着世界经济的快速开展和全球人口的不断增长，世界能源消耗大幅上升，主要是化石燃料的匾乏和全球环境状况的恶化，传统能源工业已经越来越难以满足人类社会的开展要求和人类生存环境的要求。而能源材料的突破是解决能源危机和保护人类生存环境的关键。

近年来，国家大力提倡节能减排，成为各行各业急于解决的首要问题。节能技术因此受到了高度的重视，相变节能材料作为一种新兴的节能材料，以其储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点成为材料界的新宠，在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用，以及工业与民用建筑和空调的节能等领域应用的越来越多，逐步成为国内外能源利用和材料科学方面研究的重点。

1.相变节能材料概述

1.1相变材料定义及原理

相变材料〔PhaseChangeMaterials，简称PCM〕是指在一定温度范围内，物理状态或分子结构发生转变的一类材料。它们在物理状态或分子结构发生转变过程中，可以吸收环境的热量，并在需要时向环境释放出热量，从而到达控制周围环境温度的目的。[3]利用相变材料的相变潜热〔LatentHeatStorage，简称LHS〕来实现能量的贮存和利用，有助于开发环保节能型的相变复合材料，是近年来材料科学和能源利用领域中一个十分活泼的前沿学科。

从储热方法来看，主要有显热储热、潜热储热和化学反响储热三种。显热储热是利用物质的温度升高吸收热能而存储热量的。化学反响储热是指利用可逆化学反响的结合热储存热能，发生化学反响时，可以有催化剂，也可以没有催化剂。潜热储热与相变紧密相连，是利用物质在凝固〔熔化〕、凝结〔气化〕、凝华〔升华〕以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量储存的技术。[5]

以固一液相变为例，将相变材料加热至熔化温度时，会产生从固态到液态的相变，在熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内会释放到周围环境中，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。

相变材料的分类

相变材料有多种分类方式。

可以按照材料的性质和组成进行分类，可分为无机材料类、有机材料类和混合类〔定形复合相变材料〕。其中，无机类主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；复合相变储能材料是无机相变材料与有机相变材料的结合使用，它既能有效克服单一的无机或有机相变材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果，拓展其应用范围。

按照相变前后的物态，一般分为固—固相变材料、固—液相变材料、固—气相变材料和液—气相变材料。由于后两种相变方