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相变储热技术在被动式建筑节能应用特点
时间:2020-06-18 来源:互联网
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相变潜热储能系统具有储热密度高、工作温度稳定和工艺流程简单等优点。相变材料可以通过多种方式与建筑物相结合,利用自身吸热/放热的特性对热能进行储存和释放,从而提高可再生能源的利用率。研究表明,相变储热单元能够有效地降低室内的温度波动,提高室内环境的热舒适性,减少建筑能耗。

 

在建筑物围护结构中引入相变潜热储能单元能够增强建筑物的储热能力,可提高建筑物中可再生能源的利用率,推动绿色建筑的发展。作者围绕相变潜热储能技术在建筑物中的被动式节能应用,分别从墙体、屋顶、地板、窗户和多方面结合应用5个分类对相变材料的应用进行综合分析,得出以下主要结论。

 

(1)相变材料的性能直接影响了热能储存单元的效率、应用效果以及长期稳定性。应用于建筑物的相变材料应具有安全无害、对环境友好、与建筑物兼容性好、热物理性质优异、稳定性好、防火性强以及价格低廉的特点。

 

(2)复合相变材料能够有效地改善相变材料的液体泄漏问题,提高相变材料与建筑材料的相容性,同时赋予相变材料更高的机械强度。但载体的添加和复合材料的制备工艺会增加相变材料的生产成本,且相变材料的含有率随载体类型的改变而变化。另一方面,复合相变材料与建筑材料直接混合往往会降低建筑材料原有的抗压强度以及耐久性。在后续的研究中,应不断优化载体对相变材料的吸收或包覆效果,简化复合材料的制备流程,以合理控制其经济成本,同时注重相变建筑材料的抗压强度和耐久性的强化。

 

(3)目前商业化的微胶囊相变材料以石蜡为主,其可燃性仍存在一定的安全隐患。无机相变材料的相变潜热较大、成本低廉和不可燃的特性更有利于相变材料在建筑领域中的推广应用。在未来的研究中,不仅要提高石蜡类微胶囊的安全性,更要注重热性能优异且稳定性良好的无机微胶囊相变材料的开发,推动相变材料在建筑节能领域的发展。

 

(4)安装于建筑物围护结构中的潜热储热单元能够有效地削弱室外温度波动对室内环境的影响,通过利用相变材料对热量的吸收和释放实现对能量的储存和转移。评价相变材料在建筑物中的节能效果时,应注重室内热环境的综合评估,包括室内温度或表面温度振幅的缩减程度、峰值温度的滞后性以及围护结构的热流密度等。

 

(5)建筑物围护结构中相变材料的最佳熔点与建筑物所在地区的气候、应用的季节时段以及应用目的有关。其中,应用于墙体的相变材料的适宜熔点范围为20~30℃,用于屋顶的相变材料应具有较高的熔点,以避免室内空气过热的现象。

 

(6)针对不同的应用目的,所需要的相变材料的传热性能不同。在建筑物的隔热应用上,选用低导热的载体制备复合相变材料,使其兼具隔热和储热的功能;而需要高效地吸收或释放所储存的能量时,相变材料的传热性能可以通过结合高导热载体、添加高导热纳米粒子以及与金属器件相耦合等方式实现提升。

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