节能减排“黑科技”！ —— 相变储能在现代建筑中的神奇应用
文章来源：新能源网 更新时间：2025-03-27 15:03:47
在当今全球追求可持续发展的大背景下，建筑行业的节能创新成为了至关重要的课题。能源的高效利用和环境的友好保护，已经成为我们必须面对和解决的重大挑战。而在众多的创新解决方案中，相变储能材料正逐渐崭露头角，为建筑节能带来了新的希望和突破。
随着城市化进程的加速和人们对生活品质要求的不断提高，建筑能耗日益攀升。如何有效地降低建筑能耗，实现节能减排的目标，同时又能保障室内环境的舒适与健康，成为了摆在我们面前的紧迫任务。相变储能材料的出现，仿佛是黑暗中的一束光，为我们照亮了前行的道路。
它不仅仅是一种材料，更是一种理念的革新，一种对传统建筑节能方式的挑战和超越。这种神奇的材料，凭借其独特的性能和工作原理，正在悄然改变着建筑领域的能源格局。接下来，让我们深入探索相变储能材料在建筑节能中的奥秘，了解它是如何发挥作用，为我们创造更加绿色、舒适和节能的建筑环境。
01、相变储能材料的节能原理
相变储能材料为建筑节能提供了创新且有效的解决方案。其节能原理主要基于独特的相变特性，在相变过程中会吸收或释放大量潜热，自身温度基本不变。
以常见的石蜡类相变材料为例，夏季白天室外温度高，墙体温度达相变材料相变温度时，材料吸热熔化，储存多余热量，避免室内温度骤升；夜间室外温度降低，墙体温度随之下降，相变材料凝固放热，维持室内温度稳定。冬季原理类似，白天吸收热量，夜间释放，减少室内热量散失。
这种通过相变吸热和放热调节室内温度的特性，能降低建筑冷热负荷，减少空调和采暖设备使用时间与能耗，实现节能目的。
相变储能材料能在温度升高时吸热、相变，降低室内温度上升速度；温度降低时释放热量，减缓室内温度下降，稳定室内温度，减少空调或采暖设备频繁启动，降低能耗。
将相变储能材料掺入建筑墙体材料，如石膏板、混凝土等，可显著提高墙体隔热性能，减少热量传递，降低建筑物冷热负荷。
利用夜间低谷电价时段电能冷却或加热相变储能材料，白天高峰电价时段释放储存的冷量或热量，实现“移峰填谷”，降低建筑运行成本，提高能源整体利用效率。
有效平抑室内温度波动，使室内温度更稳定、均匀，提高居住者热舒适度，减少因温度不适导致的健康问题和工作效率降低。
减少空调和采暖系统运行时间和强度，显著降低建筑能源消耗，实现建筑节能目标，减轻对环境的负面影响。
1. 墙体内嵌：将相变储能材料直接掺入墙体砂浆、混凝土或保温材料，形成储能墙体结构。
2. 屋顶应用：添加到屋顶保温层或防水层，调节室内温度，减少夏季屋顶热量吸收。
3. 地板铺设：用于地板结构，储存和释放热量，改善室内热环境。
1. 相变储能石膏板：将相变材料封装在石膏板中，安装在室内墙壁或天花板。
2. 相变储能砖块：制作成具有储能功能的砖块，用于建筑墙体砌筑。
开发相变储能玻璃，将相变材料融入玻璃夹层或涂层，控制室内外热量交换。
相变储能换热器安装在通风系统，利用相变材料储能特性，对进入室内的空气预处理，提高能源利用效率。
如相变储能床、相变储能沙发等，使用中调节局部环境温度。
实际应用中，需根据建筑具体情况、气候条件和节能需求，选择合适的相变储能材料和应用方式，以达最佳节能效果。
相变储能作为新型储能方式，是高效的储能物质。通过与建筑物有机结合，既能降低建筑能耗、提高室内环境舒适度，又能大量利用可再生能源、提高化石能源利用率。
当前，国家大力提倡使用清洁能源和推广低能耗建筑，为相变储能行业带来发展黄金期。在北方采暖污染治理中，煤改电项目虽解决部分问题，但老百姓采暖成本升高，鼓励使用谷期电的蓄能式电暖气为相变材料提供发展机遇。
在建设低能耗建筑方面，轻质建筑热惰性低、蓄热能力差，通过加入相变材料可提升建筑蓄热能力。相变建材如相变混凝土、相变砂浆、相变地板等蓄热能力强，单位体积蓄热密度高，将大力发展。
相变储能材料应用于建筑主要有“被动式应用”和“主动式应用”两种方式。“被动式应用”中，相变材料与传统建筑材料复合制成相变建材，依靠室温变化等被动吸收/释放热量，同种体积相变建材蓄热量是普通建材的数倍，在不增加建筑整体承重下实现蓄热要求。相变建材包括相变石膏板、相变混凝土、相变砂浆等，已在建筑节能中较多应用且前景良好。“主动式应用”中，相变材料与太阳能采暖等设备结合，成为主动蓄能体，可通过换热装置和介质主动调节控制。
然而，国内外相变储能建材或构件产品发展迟缓，可能因相变建材成本昂贵、与现有建筑设计结合度不高。相关企业和研究机构正推进相变建材市场化，建立计算方法和标准，促进与现有建筑设计融合，创新应用形式。
在供暖和制冷行业，相变储能发展较快，国内外已有公司将其与基础业务融合，提高系统效率，降低运行成本，其作为高效储能手段受企业青睐。
随着全球能源需求增长和环境问题严峻，提高能源使用效率和减少能耗成为重要议题，建筑领域作为能耗大户，节能技术发展关键，相变储能建筑材料作为新兴节能技术受广泛关注。
相变材料能在特定温度范围吸收和释放大量潜热，利用相变过程实现能量储存和释放，具有储能密度高、循环稳定性好、温度调节效果好等优点，在建筑材料领域应用前景广阔。
在建筑领域，相变储能材料用于墙体、屋顶、地板等构件，可降低室内温度波动和提高舒适度，还能与太阳能技术、空调系统结合提高能源利用效率和节能性能。
相变储能建筑材料节能优势显著，能平衡室内温度、降低电网峰值负荷、提高电力系统稳定性，与其他节能技术结合可更高效利用能源和降低成本。
尽管优点众多，但实际应用仍面临挑战，如性能稳定性、寿命、成本需优化，施工难度和技术门槛高，与现有建筑系统兼容性和整合待解决。
加强基础研究，优化材料配方和制备工艺；创新应用技术，开发适用不同场景的材料；制定标准规范，建立评价体系；加强政策引导，鼓励投入研究和应用。
社会对节能减排和可持续发展重视度提高，相变储能建筑材料市场前景广阔，建筑节能减排需求提供应用空间，技术进步和成本降低将提高其市场竞争力，未来有望在高端住宅、绿色建筑、智能建筑等领域广泛应用。
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