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1按照發生相變的材性分類

按照發生相變的材性分類，相變材料主要有有機類相變材料和無機類相變材料，有機類相變材料按照相變材料的外形狀態是否穩定，可分為定型相變材料和無定型相變材料。定型相變材料主要是高分子材料如高密度聚乙烯（HDPE）等，無定型相變材料主要為多元醇、石蠟、脂肪酸、瀝青等。有機類相變材料具有固體成型好、不易發生相分離及過冷現象、腐蝕性較小、性能穩定等優點，但是存在著導熱系數小，熔點較低，不適于高溫環境中應用，且易揮發等缺點。無機固-液相變材料主要有結晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等。其中研究最多應用最廣的是結晶水合鹽類。它們有較大的熔解熱和固定的熔點，具有代表性的有：Na2SO4.10H2O、MgCl2.6H2O、CaCl2.6H2O等。結晶水合鹽一般為中性，價格便宜，導熱系數大，儲熱密度大，是中、低溫相變材料的重要一類。但是，無機相變材料通常存在著相分離、過冷等現象，添加增稠劑和晶體結構改變劑通常可以有效的解決相分離現象，添加成核劑可以解決過冷現象。另外，水合鹽還有腐蝕性，不利于封裝。

2相變材料在建筑上的應用

2.1固液相變材料的載體在建筑領域應用的相變材料主要是固-液相變材料。當發生固-液相變時，由于有液相的存在，經常發生液相遷移或泄漏等問題，無法進行多次循環應用，解決問題的方法主要是將相變材料制備成微細液滴進行膠囊封裝，或者利用中空多孔的固體載體，將相變材料通過物理吸附或化學吸附等方法，吸附在多孔顆粒中，再進行封閉，制備復合相變體。輕質多孔材料中，石膏板、木板、陶粒、混凝土、水泥纖維板、粉煤灰空心球、活性炭人工顆粒材料、硅藻土、粘土，秸稈、高嶺土等都是研究應用較多的載體。楊晟等采用泡沫石墨作為固-液體相變材料的載體，研究以石蠟正十八烷制備成泡沫石墨/石蠟相變儲熱復合材料。余飛等利用秸稈高孔隙率和高吸水性，浸漬無機鹽固液相變材料，以改性水玻璃膠結，并模壓成型制備秸稈板材，研究無機鹽相變材料的過冷性質，稻稈相變材料板材的制備工藝及相變循環耐久性等；肖濤等利用活性炭制備了PEG/活性炭相變材料，研究了復合相變材料對瀝青熔點的影響。仇影等采用二甲基亞砜改性的煤系高嶺土為前驅體，將月桂酸和月桂醇作為相變材料，插入高嶺土層間制備二元有機煤系高嶺土復合相變儲能材料；王佼等利用硅藻土制備了相變儲能材料，并研究了復合材料的性能；謝成等以木材作為載體，聚乙二醇為復合相變材料制備了復合相變儲能材料。

2.2相變材料的封裝材料固-液相變材料與建筑基體材料的結合方法主要有以下3種：直接加入、浸泡和封裝。直接加入法和浸泡法制備的相變儲能建筑材料耐久性差，主要表現為相變材料的泄漏和對基體材料的腐蝕。封裝方法有效地解決了上述問題。封裝包括大體積封裝和微體積封裝，大體積封裝是將相變材料裝入管件、袋子、板狀容器或其他容器中。這種容器化相變材料已經被市場應用到太陽能領域，但由于其在相變時與環境接觸的面積太小使得能量傳遞并不是很有效。因此微體積封裝越來越吸引人們的眼球。微觀封裝，是指把相變材料的載體做成微膠囊、多孔泡沫塑料或三維網狀結構，而將工作物質灌注于其中，或者采用易成膜物質，將相變材料與載體封裝成微膠囊，再與傳統建筑材料直接復合，工藝簡單，化學性能穩定好。

用于封裝的材料主要是易成膜，阻隔性能好，不與相變材料相溶，有較好的耐久性的材料，通常為一些有機成膜材料，如聚乳酸、聚烯烴、酚醛樹脂等。王錦成等采用聚乳酸為封裝材料，制備了聚乳酸包覆石蠟相變儲能材料，并研究了材料的性能與表征。蘇磊靜分別以低密度聚乙烯（LDPE）和乙烯-辛烯共聚物（POE）為包覆材料，以石蠟為相變材料，制備了定形相變材料，LiuXing等以十八烷為芯材，尿素-三聚氰胺-甲醛共聚物為囊壁，采用原位聚合法制成了微膠囊相變材料。J.Kim等以十八烷為囊芯，聚脲為囊壁，采用界面聚合法合成囊芯體積比為1：1的定型相變材料微膠囊，并將微膠囊黏結到織物上獲得了具有溫度調節功能的織物。

2.3相變材料的應用近幾年，相變材料在建筑上的應用主要體現在建筑節能方面，應用相變材料制備建筑的圍護結構、太陽能相變供暖儲熱系統和相變空調蓄冷系統。相變材料在建筑圍護結構的中應用主要研究不同相變材料與墻體材料的復合方式，復合墻體材料的物理性質，圍護結構的位置對室內溫濕的影響等。張妮等對復合相變材料儲熱水泥板的熱性能研究，以十八烷為相變材料，以膨脹石墨為支撐結構制備復合相變儲熱材料，并將其摻入到普通硅酸鹽水泥中，研究了儲熱材料的表觀密度、抗壓強度，儲熱水泥板的導熱系數和儲熱性能。結果表明隨著復合相變儲熱材料質量含量的增加，表觀密度和抗壓強度逐漸下降，導熱系數也近似于線性減小。

石憲研究了相變儲能墻板對室內溫濕度的影響，重點研究了相變墻板放置不同位置產生的溫濕度差異實驗結果表明，相變儲能墻板可以調節室內溫濕度的變化，而且相變材料在墻材中的不同組合方式對室內溫濕度的調節效果也有所不同，其中相變材料位于墻體夾層中時調溫效果最好，而相變材料內貼于墻體時調濕效果最好。使用相變儲能墻板能明顯降低室內溫度，能夠起到一定的建筑節能效果。郝先成等對相變材料在建筑圍護結構中穩定熱源和非穩定熱源條件下的熱效進行了理論推導，并對武漢地區實際應用的功效進行分析。研究結果表明在相同條件下與不加相變材料相比，室外溫度升高10℃時，加入相變材料可削減室內峰值溫度約4℃；當室外溫度按正弦波形式變化時，可使室內峰值溫度滯后2.65h。丁理峰等利用典型氣象年逐時數據，討論了5個熱工分區中典型城市的建筑采用外保溫或相變材料后，全年室溫和采暖空調能耗的變化情況，研究表明外保溫隨采暖能耗在整個建筑能耗中比例的增大而愈顯重要；內墻為相變材料可使被動式建筑夏季具有較好的舒適度，使主動式建筑夏季空調能耗降低。

3相變材料的應用展望

相變材料在建筑節能領域的應用能有效的降低建筑能耗，拓展了建筑材料的功能，但在相變材料的熱物性、相變材料與建筑材料基體的相容性和經濟性、耐久性和多功能等方面應進一步研究，同時應對建筑相變材料的生產工藝簡化和生產設備應進一步研究。

作者：曹洪吉劉偉單位：江蘇建筑職業技術學院江蘇省建筑節能工程技術研究開發中心