相变调温建筑材料

具体将相变材料应用于建材的研究始于1982年，由美国能源部太阳司发起。1988年由美国能量贮存分配办公室推动这项研究，他们制作储热芯料的太阳能天花板砖块、高分子混凝土，在麻省理工学院建筑系试验楼进行了试验性应用。Suntek Research Associates公司将砌块内部孔隙中空气抽走，接着将熔化状态的相变材料充填其中，成功研制出作为恒温组热构件的储热墙体块。德国弗赖堡夫琅费太阳能系统研究所的研究人员最近研制了一种用于内墙的灰泥，这种新的灰泥夏天能使室内保持舒适的温度，冬天有助于节省能源，3cm厚的墙借助新的灰泥可以达到40厘米厚的水泥墙的蓄热程度。德国的Rubitherm公司、澳大利亚的TEAP等公司也公布了一些相变材料产品，但是在研制相变材料复合建材方面并没有给出太多的报道。

在相变建筑围护构件应用研究方面，美国Los Alamos国家实验室(LANL)的研究结果显示，使用相变墙能使建筑的逐时负荷趋于均匀化，因此可使空调设备选型减少约30%。加拿大的Athienitis等在被动式太阳房中使用相变墙板，结果显示房间的温度在白天比常规墙板房间温度低4℃，而夜间其放热可以延续7小时以上，夜间相变墙板的表面温度可比普通墙板高3.2℃，因而可在很大程度上改善房间热舒适性。芬兰的Peippo等把相变墙用于直接得热的被动式太阳房中，通过数值模拟和分析，认为相变温度应在平均室温之上1-3℃，其节能量为5-20%，且与气候条件有关。

目前，德国巴斯夫公司、美国杜邦公司都有定型相变材料在市场上销售。中国建筑材料科学研究总院开发的有机-无机复合相变材料已经达到实用化程度，能够在建筑内墙表面大规模应用；清华大学把定形相变地板用于北京地区被动式太阳房中，得出利用太阳能可使冬天房间温度升高2℃。目前中国国建筑科学研究总院正在制定《相变调温建材测试方法标准》。2100433B

相变调温建材是利用相变储能材料作为原材料制备的建筑材料。实际应用的相变材料有固－固定形相变材料、固－液微胶囊相变材料和以多孔材料为载体的有机无机相变复合材料，对建筑节能和改变室内环境的舒适度具有重要意义。

一般情况下，相变材料应该被多孔空矿物材料吸附，并经过其它材料包覆，使其封闭在材料孔隙内，否则经过一段时间会出现泄露，墙体会变黄，并且还有可能污染空气；用微胶囊技术包覆的相变材料胶囊也可作为调温砂浆的相变材料，但成本较高。一般情况下，相变材料的相变温度设计在25°C左右（一般情况下，材料的相变温度不是一个点，而是一个温度范围），当室内温度达到25°C时，砂浆层开始吸热，低于该温度砂浆层开始放热。

如果砂浆为直接参入有机相变材料的砂浆，短期不会出问题，长时间后一定会出现相变材料的泄露，应特别注意。所以对于相变砂浆一定要考虑几个因素：一是相变温度，二是相变焓（储热能力），三是经过适当的加温后是否出现泄露。

鉴别砂浆是否为相变砂浆的方法非常简单，在300度以上的马夫炉子中加热一定时间后，秤其质量的前后变化，如果质量损失小于5%基本可以断定不含有相变材料；如果烧失量在6~10%，那么可能不含相变材料或含量极低，即使含有相变材料也非常少，调温效果非常差。砂浆中使用的相变材料多为有机材料，经过这样的温度煅烧后有机成分会挥发掉，不具备条件的用炉火烧也可以识别真伪。

它具有两个作用：首先能够调节室内温度，使其温度均匀，有益于人体舒适；其次，还有节能的作用，在温差比较大的地区，中午室内温度比较高，可以把能量储存在砂浆层中，当夜晚室内温度低时再放出。

真正意义的相变调温砂浆，在我国还没有应用；但有些单位在利用其概念，导致市场混乱，不利于行业的健康发展。没有相关国家或行业标准是市场混乱原因之一。

相变调温砂浆应十分注意其应用范围：不可应用到室外，只能应用到室内。对把相变砂浆应用到室外，是违背科学规律的，设计单位尤其要注意。

我国相变调温砂浆的研究已经被列为国家“十一五”科技支撑计划，中国建筑材料科学研究总院环境工程研究所环境材料研究室的研究成果可以达到实用的程度，成本比较低，实用性强。《相变调温建材测试方法标准》也已经过国家发改委的立项，正在制定过程中。2100433B

FTC自调温相变蓄能材料采用植物临界萃取、真空冷冻析层蒸馏、皂化等新工艺制取饱和酸，通过化学变化，在大分子上嫁接或灌取小分子，生成一种新物质。该物质具有较大潜热值。以环境舒适温度(18℃，24℃)为相变点，可充分利用自然能，调控改善温度达到节能目的。FTC自调温相变蓄能建筑材料克服了材料保温性能与抗压性能的矛盾，改变了原来的单一热阻性，同时具备热熔性，热阻性。关键技术应用的基本原理为材料两相的互变，相变是自然界中的物质在一定条件下由一种状态变为另一种状态的现象(液固互换)，相变过程中有能量变化，即吸收热量、释放热量的功能。理论基础为：当环境温度低于18℃时，FTC相变材料中的相变物质由液态凝结为固态，形成放热。当环境温度高于27℃时，相变物质由固态溶化为液态，形成吸热。FTC材料的变过程，潜热值为每千克249 kJ，可以使1 水从0℃加热到62℃ ，可以使3 mX 3 m×3 m房间室温提高约7℃ 。