摘 要：相变材料作为一种提高建筑能效型节能材料已成为建筑节能领域的关注焦点。本文旨在理清相变储能材料在建筑中的应用现状，分析相变储材料发展中存在的问题。并在此基础上，给出了相变储能建筑材料性能提高的决定因素。

关键词：相变材料；建筑节能；应用现状

建筑行业是能源消耗大户，建筑能耗约占社会总能耗的1/3，且总量逐年上升，庞大的耗能比重已经成为我国经济发展的软肋。加大建筑节能领域的研发力度，全面推进我国建筑节能的发展势在必行。相变储能材料（PCM）利用物质相变过程进行潜热的吸收和释放，以此来调节、控制周围环境温度。在建筑普通材料中掺入相变材料，可以制作出高热容的建筑轻型材料。相变储能建筑材料在建筑节能的发展中起重要作用。

1 相变材料在建筑中的应用现状

根据使用温度范围、相变形式、复合方式可将当前相变材料的现状整理如下图所示：

1.1 以使用温度分类的相变材料现状

相变材料根据其相变温度不同，在建筑领域主要有3个方面的用途：

（1）用于蓄冷的低温相变材料。主要是指用于蓄冷空调系统的相变材料。储存冷量的方式分为显然储存和潜热储存两种方式。相比显热储存，潜热储存具有储量大、温度变化小等优点，具有更加广泛的应用前景，常用的介质有冰、共晶盐及水合物等相变材料。

（2）用于增强热惰性的室温材料。利用相变储能建筑材料构筑围护结构，可以降低建筑物室温的温度波动、提高舒适度，并可以降低建筑物采暖和空调负荷，减少设备容量。目前已制备出相变墙、相变地板、相变吊顶和相变窗等一系列相变储能建筑材料。

（3）用于太阳能暖房的相变材料。相变温度在50～60℃的相变材料可用于太阳能领域，主要是用于被动式太阳能暖房的相变围栏结构和主动式太阳能暖房的蓄热器。主动式太阳房多采用卵石或水的显热储存热量，热容小且容积大，如果采用相变材料来储存太阳能可大大减少所需容积。

1.2 以相变形式分类的相变材料现状

（1）固-液相变材料。目前研究和应用最多的是固-液相变材料，国内外研制的固一液相变材料主要有无机水合盐和有机物。无机水合盐相变材料主要有碱及碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐等，具有溶解热大、导热系数高、相变体积小、价格便宜等优点而被广泛使用。有机相变储能材料常用的有高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或盐类、醇类、芳香烃类、芳香酮类、酰胺类、氟利昂类和多羟基类等。

（2）固-固相变材料。固-固相变储能材料是通过材料晶型的转换来或者化学键的建立或断裂来储能与释能，相变过程体积变化小、无泄漏、无腐蚀、使用寿命长，目前具有经济潜力的固-固相变材料主要有：多元醇类、高分子类和层状钙钛矿。

1.3 以复合方式分类的相变材料研究现状

复合的方式可分为直接混合法、浸泡法和封装法。前两者工艺相对简单，最大的缺点就是使用过程中发生渗漏。为了克服这一问题，需将相变材料先进行封装后，在与建筑材料复合。封装的方式可分为宏观封装和微观封装：宏观封装指将利用管、袋等容器将相变材料封装，与围栏结构复合工作量大；微观封装是指将微观尺寸的相变材料进行封装，当前研究的热门为微胶囊和定形相变材料。

2 建筑用相变材料研究存在的问题分析

归纳建筑用相变材料发展应用的主要问题为如下五个方面：（1）相变节能建筑材料的储能可逆性和稳定性问题，包括多次储能释能循环后储能性能的劣化、热物理性能的退化；（2）相变材料与建材基体之间的相容性问题，包括相变材料对基体材料的腐蚀作用和在相变过程中产生的应力导致基体材料的破坏；（3）相变材料与封装材料之间的相容性；（4）相变材料的储放热特性问题，主要表现复合相变储能材料的储放热滞后性和潜热利用率低下。（5）相变储能材料的经济性问题，相变材料及封装技术成本过高，单位储热费用上升，使相变储能材料失去与其它储热方式相比较的价格优势。

3 结语

为了充分发挥相变材料在建筑节能中的作用，长期以来，人们在提高相变潜热、改善相变可逆性和稳定性、开发多种形式的材料封装方式、降低建筑用相变材料制备成本等方面做了大量的工作，忽略了相变建筑材料整体储放热效率问题。

相变材料本身的储热和放热过程需要较高的热通量，而传统建筑围栏结构则往往导热系数越小越好，而两者的复合导致了相变建筑材料在保温绝热和热量储存控制两方面自相矛盾，加之建筑用相变材料往往采用有机物质，导热系数更小，这就使得现有的建筑用相变材料的储放热性能不佳、效率低下，温度控制滞后严重。虽然人们十分关注通过各种方式制备出的新型相变材料的储放热特性，仔细分析可以发现，人们往往寄希望于通过相变材料本身来提高材料的储放热效率，但复合相变材料储放热特性却是相变材料热物理本性和相变材料热物理结构两方面共同决定的。所谓相变材料热物理结构是指相变材料宏观结构（包括材料表面宏观结构和内部宏观机构）和相变材料微观结构（包括微观组织和复合方式），只有同时具备了较高的热物理本性和适当的热物理结构，相变材料才能表现出高效的热物理性能。

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作者简介：魏渭（1984.02- ），男，汉族，广东移动通信有限责任公司惠州分公司，研究方向：建筑材料。