節能減排“黑科技”！ —— 相變儲能在現代建筑中的神奇應用
文章來源：新能源網 更新時間：2025-03-27 15:03:47
在當今全球追求可持續發展的大背景下，建筑行業的節能創新成為了至關重要的課題。能源的高效利用和環境的友好保護，已經成為我們必須面對和解決的重大挑戰。而在眾多的創新解決方案中，相變儲能材料正逐漸嶄露頭角，為建筑節能帶來了新的希望和突破。
隨著城市化進程的加速和人們對生活品質要求的不斷提高，建筑能耗日益攀升。如何有效地降低建筑能耗，實現節能減排的目標，同時又能保障室內環境的舒適與健康，成為了擺在我們面前的緊迫任務。相變儲能材料的出現，仿佛是黑暗中的一束光，為我們照亮了前行的道路。
它不僅僅是一種材料，更是一種理念的革新，一種對傳統建筑節能方式的挑戰和超越。這種神奇的材料，憑借其獨特的性能和工作原理，正在悄然改變著建筑領域的能源格局。接下來，讓我們深入探索相變儲能材料在建筑節能中的奧秘，了解它是如何發揮作用，為我們創造更加綠色、舒適和節能的建筑環境。
01、相變儲能材料的節能原理
相變儲能材料為建筑節能提供了創新且有效的解決方案。其節能原理主要基于獨特的相變特性，在相變過程中會吸收或釋放大量潛熱，自身溫度基本不變。
以常見的石蠟類相變材料為例，夏季白天室外溫度高，墻體溫度達相變材料相變溫度時，材料吸熱熔化，儲存多余熱量，避免室內溫度驟升；夜間室外溫度降低，墻體溫度隨之下降，相變材料凝固放熱，維持室內溫度穩定。冬季原理類似，白天吸收熱量，夜間釋放，減少室內熱量散失。
這種通過相變吸熱和放熱調節室內溫度的特性，能降低建筑冷熱負荷，減少空調和采暖設備使用時間與能耗，實現節能目的。
相變儲能材料能在溫度升高時吸熱、相變，降低室內溫度上升速度；溫度降低時釋放熱量，減緩室內溫度下降，穩定室內溫度，減少空調或采暖設備頻繁啟動，降低能耗。
將相變儲能材料摻入建筑墻體材料，如石膏板、混凝土等，可顯著提高墻體隔熱性能，減少熱量傳遞，降低建筑物冷熱負荷。
利用夜間低谷電價時段電能冷卻或加熱相變儲能材料，白天高峰電價時段釋放儲存的冷量或熱量，實現“移峰填谷”，降低建筑運行成本，提高能源整體利用效率。
有效平抑室內溫度波動，使室內溫度更穩定、均勻，提高居住者熱舒適度，減少因溫度不適導致的健康問題和工作效率降低。
減少空調和采暖系統運行時間和強度，顯著降低建筑能源消耗，實現建筑節能目標，減輕對環境的負面影響。
1. 墻體內嵌：將相變儲能材料直接摻入墻體砂漿、混凝土或保溫材料，形成儲能墻體結構。
2. 屋頂應用：添加到屋頂保溫層或防水層，調節室內溫度，減少夏季屋頂熱量吸收。
3. 地板鋪設：用于地板結構，儲存和釋放熱量，改善室內熱環境。
1. 相變儲能石膏板：將相變材料封裝在石膏板中，安裝在室內墻壁或天花板。
2. 相變儲能磚塊：制作成具有儲能功能的磚塊，用于建筑墻體砌筑。
開發相變儲能玻璃，將相變材料融入玻璃夾層或涂層，控制室內外熱量交換。
相變儲能換熱器安裝在通風系統，利用相變材料儲能特性，對進入室內的空氣預處理，提高能源利用效率。
如相變儲能床、相變儲能沙發等，使用中調節局部環境溫度。
實際應用中，需根據建筑具體情況、氣候條件和節能需求，選擇合適的相變儲能材料和應用方式，以達最佳節能效果。
相變儲能作為新型儲能方式，是高效的儲能物質。通過與建筑物有機結合，既能降低建筑能耗、提高室內環境舒適度，又能大量利用可再生能源、提高化石能源利用率。
當前，國家大力提倡使用清潔能源和推廣低能耗建筑，為相變儲能行業帶來發展黃金期。在北方采暖污染治理中，煤改電項目雖解決部分問題，但老百姓采暖成本升高，鼓勵使用谷期電的蓄能式電暖氣為相變材料提供發展機遇。
在建設低能耗建筑方面，輕質建筑熱惰性低、蓄熱能力差，通過加入相變材料可提升建筑蓄熱能力。相變建材如相變混凝土、相變砂漿、相變地板等蓄熱能力強，單位體積蓄熱密度高，將大力發展。
相變儲能材料應用于建筑主要有“被動式應用”和“主動式應用”兩種方式。“被動式應用”中，相變材料與傳統建筑材料復合制成相變建材，依靠室溫變化等被動吸收/釋放熱量，同種體積相變建材蓄熱量是普通建材的數倍，在不增加建筑整體承重下實現蓄熱要求。相變建材包括相變石膏板、相變混凝土、相變砂漿等，已在建筑節能中較多應用且前景良好。“主動式應用”中，相變材料與太陽能采暖等設備結合，成為主動蓄能體，可通過換熱裝置和介質主動調節控制。
然而，國內外相變儲能建材或構件產品發展遲緩，可能因相變建材成本昂貴、與現有建筑設計結合度不高。相關企業和研究機構正推進相變建材市場化，建立計算方法和標準，促進與現有建筑設計融合，創新應用形式。
在供暖和制冷行業，相變儲能發展較快，國內外已有公司將其與基礎業務融合，提高系統效率，降低運行成本，其作為高效儲能手段受企業青睞。
隨著全球能源需求增長和環境問題嚴峻，提高能源使用效率和減少能耗成為重要議題，建筑領域作為能耗大戶，節能技術發展關鍵，相變儲能建筑材料作為新興節能技術受廣泛關注。
相變材料能在特定溫度范圍吸收和釋放大量潛熱，利用相變過程實現能量儲存和釋放，具有儲能密度高、循環穩定性好、溫度調節效果好等優點，在建筑材料領域應用前景廣闊。
在建筑領域，相變儲能材料用于墻體、屋頂、地板等構件，可降低室內溫度波動和提高舒適度，還能與太陽能技術、空調系統結合提高能源利用效率和節能性能。
相變儲能建筑材料節能優勢顯著，能平衡室內溫度、降低電網峰值負荷、提高電力系統穩定性，與其他節能技術結合可更高效利用能源和降低成本。
盡管優點眾多，但實際應用仍面臨挑戰，如性能穩定性、壽命、成本需優化，施工難度和技術門檻高，與現有建筑系統兼容性和整合待解決。
加強基礎研究，優化材料配方和制備工藝；創新應用技術，開發適用不同場景的材料；制定標準規范，建立評價體系；加強政策引導，鼓勵投入研究和應用。
社會對節能減排和可持續發展重視度提高，相變儲能建筑材料市場前景廣闊，建筑節能減排需求提供應用空間，技術進步和成本降低將提高其市場競爭力，未來有望在高端住宅、綠色建筑、智能建筑等領域廣泛應用。
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