摘要：建筑能耗在全世界能源消耗中占有重大比例，將具有儲熱能力的相變材料與建筑材料復合并投入到建筑中，可以有效地降低能源在建筑領域的大量消耗，實現節能的目的。本文對無機水合鹽類相變材料的主要性能特點、相變建筑材料的制備方法以及在建筑節能領域的應用研究做了詳細的綜述，并對未來的研究重點做出了展望。

　　關鍵詞：無機相變材料；水合鹽；建筑節能；應用研究

　　0、引言

　　隨著人口的快速增長和經濟的告訴發展，人類對能源的需求日益增長，過度的開發和浪費不可再生能源又加劇了能源的供應緊張，節能已經逐漸成為當今社會不得不重視的問題[1-3]。建筑耗能在各領域的能源消耗中占有重大比例[4]。我國直接或間接的建筑耗能十分巨大，據統計,約占全社會能源總消耗的46.7%[5]，但隨著人們生活質量的不斷提高，這種能源消耗將會呈現持續增加的趨勢[6]。因此，降低建筑能耗，提高能源使用效率是實現節能的關鍵所在[7]。

　　1、無機水合鹽相變材料的性能

　　相變材料根據化學組成可以分為無機、有機和復合相變材料[11]。無機水合鹽是無機相變材料中應用最為廣泛的一種，也是典型的固-液相變材料，其相變溫度適中，大多處于低中溫區，在0°C-150°C之間，不僅具有大的導熱系數，同時還具有很高的相變潛熱[12.13]，與有機相變材料相比，其材料來源廣泛且價格低廉，沒有刺激性氣味，化學性質穩定[14.15]，更適合應用于建筑節能領域。但是，水合鹽相變材料自身存在著過冷和相分離[16]，限制了其應用一直以來通過成核劑和增稠劑可以有效解決這兩大問題[17]，但在最近的研究中發現相變材料與合適的基體材料復合，也能很好改善水合鹽相變材料的過冷和相分離問題。

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　　2、相變建筑材料的制備方法

　　將具有儲熱能力的相變材料與建筑材料復合制備得到相變建筑材料，一方面可以減少建筑材料的消耗，另一方面可以降低能源的消耗，起到節能的作用。目前，主要的制備方法有直接混合法、浸沒法和膠囊封裝法[23]。

　　2.1直接混合法

　　直接混合法是指將相變材料直接與建筑材料混合在一起，比如：水泥、砂漿、混凝土等。采用直接混合法制備相變建筑材料，具有用量易控制、結構簡單、性能均勻等優點。因此，建筑構件可以方便地做成各種形狀和尺寸，以滿足不同的需要。但同時也存在著易滲漏、性能不穩定等問題，降低了材料的耐久性能和機械性能；

　　2.2浸沒法

　　浸沒法是一種將多孔建筑材料浸入液態的相變材料中，利用多孔材料的吸附性能實現與相變材料相結合的一種方法。浸沒法的優點是操作簡單方便，它可以根據不同的要求將傳統建筑材料制成相變建筑材料。但這種方法存在相變材料易滲漏、從而導致相變建筑材料性能不穩定、耐久性差等問題。

　　3、水合鹽相變材料在建筑節能領域的應用

　　3.1相變板材

　　付露露[24]以CaCl2·6H2O為相變儲熱材料，選擇膨脹珍珠巖為載體，制備出CaCl2·6H2O/膨脹珍珠巖復合相變材料，將其嵌入鋁扣板中，并與僅裝有鋁扣板的試驗房進行對比研究，結果表明：裝有復合相變材料鋁扣板的PCM房的溫度波動僅為16.3°C，熱舒適度提高至34.4%，建筑能耗降低了30%，證明了PCM板可以增大建筑墻體的熱惰性，降低溫度波動，提高房間的熱舒適度，達到節能保溫的效果；

　　3.2相變墻體

　　閆全英等人[27]選擇十水硫酸鈉為相變材料，十水四硼酸鈉為成核劑、CMC為增稠劑，高吸水性樹脂為支撐材料和保水劑制備定形無機水合鹽相變材料，并將其添加到預制的墻體中，測試其傳熱性能。試驗結果表明，加入定形相變材料的墻體與普通墻體相比，具有更加穩定的傳熱性能和良好的儲熱能力，可以提高室內熱舒適度，達到節能的目的；

　　4、展望

　　（1）提高相變建筑材料的力學性能、耐久性和防火性能，相變材料的封裝工藝和導熱性能是相變材料在建筑節能領域未來的重點研究方向；

　　（2）水合鹽相變材料在建筑節能領域應用中，如何有效的解決水合鹽的過冷、相分離以及泄漏問題仍然是研究的重點；

　　（3）尋找合適的表面活性劑，提高相變材料與基體材料的相容性；

　　（4）考慮降低成本，促進無機水合鹽相變材料的工業應用。

　　參考文獻

　　[1]沈澄，徐玲玲，李文浩.相變儲能材料在建筑節能領域的研究進展[J].材料導報，2015，29（5）：100-104.

　　[2]B.Tan,Z.H.Huang,Z.Y.Yin,etal.Preparationandthermalpropertiesofshape-stabilizedcompositephasechangematerialsbasedonpolyethyleneglycolandporouscarbonpreparedfrompotato,RSCAdv.6(2016)15821–15830.

　　[3]LuX,HuangJ,WongW,etal.Anovelbio-basedpolyurethane/woodpowdercompositeasshape-stablephasechangematerialwithhighrelativeenthalpyefficiencyforsolarthermalenergystorage[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2019

　　肖力光，王敬維