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建筑功能材料论文优选九篇

时间:2023-03-21 17:13:51

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建筑功能材料论文

第1篇

关键词:材料检测;节能材料;建筑施工

中图分类号:TU201.5 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)03-(页码)-页数

1.围护结构墙体、屋面、地面工程

当前,浙江大部分地区采取外墙外保温方式对建筑物进行节能保温,该方式具有保护主体结构、延长建筑物使用寿命、防止“热桥”和“结露挂霜”现象,不占室内空间、增大使用面积等优点。通过统计检测工作中的检测数据发现,在实际节能工程中,无论是采用定型产品、成套或非成套技术,95%以上建筑物的节能工程在整体热导率、密度、强度等方面均能达到规范或标准的要求,能够有效保证节能工程的施工质量。但在检测工作过程中发现,仍然存在以下问题。

1.1保温材料阻燃性

保温材料的燃烧性能、氧指数两项指标不合格率较高,这给建筑物的防火性能带来了极大的隐患,近年来由此引起的火灾次数也呈现逐步增高趋势,保温材料的阻燃性有待进一步提高。同时,要提高建筑物的防火性,单纯提高保温材料的阻燃性效果并不明显,还需从优化保温系统结构、施工工艺,开发研制新型耐火保温材料等多方面着手,从而提高建筑物防火性能。

1.2保温材料吸水量

大部分地区对保温材料的强制检测都忽略了保温材料吸水量的问题。由于保温材料尤其是胶粉聚苯颗粒保温浆料相对其他密实墙体材料吸水量要大,对于冬季易结冰的北方地区来说,保温材料的冻胀极易引发或直接造成系统开裂,因此在施工过程中应加以注意。

1.3检测工作中遇到的问题

在检测工作中也遇到了一些难于检测和不便检测的项目:包括现场拉拔试验和保温浆料的同条件试样两方面。在保温板材与基层粘结强度的现场拉拔试验中,特别要注意剔除由于粘结面积不足造成的异常数据。同时,拉拔试验中,部分试样的破坏部位出现在粘结面上而非保温板材内,需重新试验,给检测工作带来不便。对于采用保温浆料做保温层的工程,要求制作同条件试件,检测其热导率、强度及密度。但在实际检测过程中,发现测试时间过长,尤其是保温浆料强度的测试需5—6d,同时《规范》中也未指明对检测结果不合格的处理意见—应复检、拆除、还是修补,影响了检测工作的时效性,并对处理不合格材料在实际操作上造成了一定的困难。

2.外窗工程

外窗是影响建筑能耗的主要因素之一,尤其是门窗的单体面积日趋大型化和墙体化,导致其空气渗漏问题日益突出,门窗的节能性对建筑发展以及能源的有效利用显现出举足轻重的作用。目前我国住宅多采用带隔热条的铝塑复合窗,在对其物理性能和保温性能的检测过程中也发现了如下问题。

2.1试验室检测

外窗进场复验的参数包括气密性、水密性、抗风压及热导率四项,通过统计发现,送检的外窗普遍能够满足规范的要求,仅有5%左右的外窗气密性、热导率不达标。造成这些外窗气密性不达标的原因大多集中在窗框与窗扇结合不严密,或窗扇密封条安装不合格方面;而造成门窗热导率不合格的原因则集中在框扇隔热设计不合理和中空玻璃热导率较大两方面。

2.2现场检测

外窗现场检测的参数为气密性、水密性两项,通过统计发现,现场检测比试验室复验检测不合格率高出15%。通过现场检查和了解发现,空气渗漏主要现象是门窗框与四周的墙体连接处渗漏和推拉窗滑槽构造设计不合理,空气渗漏严重。造成这种现象的原因主要是门窗框与墙体间注胶不足、有缝隙,门窗工艺不合格,窗框与窗扇之间结合不严,窗扇密封条安装不合格几方面,也不排除部分工程存在弄虚作假现象。因此,一方面要改进施工工艺,另一方面要严格监控施工过程,以提高外窗气密性。

2.3外窗用中空玻璃

中空玻璃检测参数为可见光透(反)射比、遮阳系数、中空玻璃露点。在检测过程中发现,中空玻璃露点的不合格率较高,主要原因集中在中空玻璃密封性不好、内部不干燥,因此还需加强中空玻璃制造工艺和密封性。同时也有小部分玻璃遮阳系数虽达到要求,但因为其低辐射膜质量较差,造成可见光透射比较低,影响了室内采光效果。

随着建筑节能工作的进一步开展,以及人们对居住舒适性要求的不断提高,越来越多的建筑物开始采用遮阳设施进行隔热,遮阳设计得到了进一步发展和完善,从简单遮阳板到统一设计安装的内外综合可调遮阳装置,遮阳设施的应用开始发展起来。但这些遮阳设施的安全性、耐久性、美观舒适性以及所附属的电力驱动装置的安全性,只有通过标准的检测,人们才能放心使用。因此急需出台相关的标准等:建筑节能工程施工与检测应注意的问题规范来控制遮阳产品的质量问题。

3.系统节能性能检测

采暖、通风与空调、配电与照明工程的能耗在建筑物总耗能中占很大比重,这些工程的设计是否合理、安装完成后是否能正常运行以及运行的效果如何,直接影响建筑物的能耗,因此系统节能性能的检测至关重要。在检测过程中发现,尽管《规范》在可操作性方面下了很大的工夫,但由于系统检测的庞杂,运行管理单位以及热用户的配合等问题,实际的系统节能检测仍存在诸多困难和问题。

3.1室内温度检测

温度检测需在冬季和夏季分别进行,耗时较长,尤其在标准实

施之后,室内温度测试时间需整个采暖期,操作不方便。同时规范中对居住建筑的测试要求是每户都要测试,工作量大,遇到已入住的居住建筑尤其困难,在检测过程中经常遇到不配合的住户,往往一栋居住建筑需要往返现场几次,需多方协调才能测试完毕,检测实施较困难。

3.2采暖系统室外管网水力平衡度、补水率、热输送效率检测

检测中发现,很多居住建筑的水力平衡度、补水率远远超过设计值或规范的要求值。现场实测的热力管的水流量远超设计值或远低于设计值,水力失衡严重,表现在室内温度上就是有的住户室内温度超过25℃,而同一栋建筑的另一住户室内温度却仅为11℃。造成水力失衡的原因是多方面的,其主要原因是供热的循环水量,它不是以系统中所设计的每一栋楼的设计供热量所需的设计流量值平均分配,实际情况是近处楼区大流量,远处楼区循环流量不足,流量分配不均匀,造成在同一热网采暖区域中,“远处末端冷,近处超温过热”的水力失衡现象。同时由于采暖系统设计和安装的不合理,流量和压力的分配无法做到合理有效,也是造成供暖水力失衡的原因之一。

在检测过程中还发现实测的补水率大部分在2%以上,远远大于规范中0.5%~1%的要求,有的工程提供的补水率甚至超过了5%,因此优化采暖方式、提高采暖工程施工质量和运行管理水平至关重要。

事实上,采暖系统安装完成后,其运行调试至关重要,系统检测过程发现的问题,往往并非系统设计或设备本身有问题,而是由于系统运行不正常造成的。未进行良好运行调试的系统,往往需多次往返现场进行重复测试,耗费大量的时间和人力物力。另外还需注意的是整个供暖系统在运行稳定后,各项参数的检测应同时进行,测得同一时间内的室内温度与流量可互相印证,有利于发现系统存在的问题。而检测操作中遇到的主要问题是:有的热力入口的有效直管段太短,超声波流量计无法安装;有的热力入口老旧,热力井内有积水、淤泥等杂物影响检测。因此在现场检测过程中还需灵活变通,寻找适宜的检测部位。

第2篇

【关键词】建筑工程 涂料施工 施工技术 发展策略 涂料施工发展方向 涂料

中图分类号:TU198 文献标识码:A 文章编号:

一.引言。

近几年来,我国的建筑行业得到飞速发展,建筑工程规模和数量、质量要求都蒸蒸日上,各种建筑材料、工程涂料的需求不断增长。建筑涂料主要是起到装饰作用,并能保护和改善使用环境作出一定的贡献,涂料正常功能的发挥,主要是根据涂料的技术性能、施工技术、建筑基层情况和建筑环境条件等紧密联系的。涂料在建筑外表层,历经外部环境的风吹日晒,雨淋雪冻,在各种环境中需要发挥正常功能,经常是天长日久,涂料层开始脱落,既有损建筑物美观,同时也影响了建筑功能。

二.我国建筑工程涂料施工技术的发展历程及现状情况。

20世纪60年代以前,国内建筑物内外墙的装饰材料主要为石灰浆和大白粉。60年代中期,我国实现聚醋酸乙烯乳液的工业化生产,聚醋酸乙烯乳胶涂料应运而生,但由于我国当时工业基础薄弱,经济水平低,聚醋酸乙烯乳液涂料不可能在建筑物上广泛应用。70年代,聚乙烯醇水玻璃内墙涂料(106)和聚乙烯醇缩甲醛涂料(107)研制成功并应用于内墙装饰,并在80年代得到大量应用和发展;80年代,随着苯丙乳液的开发成功并实现工业化,苯丙乳胶涂料开始应用于内墙面的装饰,但由于性能不理想(如开罐效果、施工性、贮存稳定性等),再加上当时的经济和生活水平所限,乳胶类建筑涂料并没有得到大量应用和快速发展,直到80年代末,国外助剂逐渐进入中国市场,弥补了性能缺陷,乳胶涂料才得以广泛推广应用。80年代末90年代初,水包油型多彩内墙涂料开始应用于内墙涂装并得以蓬勃发展,90年代末本世纪初,弹性外墙涂料开始用于外墙的涂装。

随着我国国民经济的飞速增长,人们生活水平的普遍提高,特别是房地产业的快速发展,带动了建筑涂料产量和用量的快速增长。据国家统计局的数据,2010年,我国建筑涂料的产销量为352万吨,比上年增长23.7%,占涂料总产量的36%左右,已成为世界第一大建筑涂料消费国。随着我国建筑涂料产量的快速增长,该行业在产品结构、技术水平、应用服务等方面均取得了较大进步,但是,相比于先进工业化国家在技术方面仍存在一定的差距,主要表现在:建筑乳胶涂料用的大部分助剂依赖进口;生产企业众多但生产规模普遍偏小,行业集中度低,大多数生产企业技术力量和产品质量监控手段薄弱,缺乏产品研发和技术创新能力;产品结构不尽合理,低档次、性能较差的涂料品种仍占据较大的比例,高装饰性、高性能及功能性的涂料产品相对较少;内外墙找平腻子和底漆等辅助和配套材料的生产随意性大,质量不稳定。从整个行业层面看,我国建筑涂料无论是在产品品种、技术含量,还是在配套性、施工技术方面,均不能满足我国经济水平及人们生活水平快速提高后对涂料性能的更高要求,仍需要广大涂料企业和研究人员不懈努力。

三.建筑工程涂料施工技术的发展策略。

1. 绿色建材。

绿色建材是指采用清洁生产技术,少用天然资源和能源,大量使用工业或城市固态废弃物生产的对人体、周边环境无害的健康、环保、安全、消防型建筑材料,国际上也称“生态建材”、“健康建材”或“环保建材”。绿色环保涂料作为绿色建材的一种,同样是对涂料“健康、环保、安全”属性的评价,包括对生产原料、生产过程、施工过程、使用过程和废弃物处置五大环节的分项评价和综合评价。

2.旧外墙面修补重涂技术

我国过去广泛使用的水刷石类、干粘石类、水泥砂浆装饰墙面类、清水砖墙类、旧涂料类和各种贴面材料(例如面砖、马赛克等)等旧外墙面,经多年使用已显陈旧,迫切需要翻新。采用各种建筑涂料(例如合成树脂乳液外墙涂料、溶剂型外墙涂料、无机外墙涂料和有特殊装饰效果的复层涂料、砂壁状涂料等)进行翻新涂装,具有很好的技术经济效益。一些翻新涂装工程取得很好的效果,例如对上海某框架结构、粘土空心砖作填充墙的九层综合办公大楼原白色面砖装饰的翻新涂装,使该建筑物由原来严重渗水的陈旧饰面变得焕然一新。钢筋混凝土结构是我国高层建筑最主要的结构形式,这类结构的外墙面的开裂、渗漏、钢筋锈蚀、混凝土脱落、外涂层损坏等现象也是常见的通病。对这类结构进行修补重涂技术的研究,内容包括对原墙面损坏的原因分析、损坏勘察、检查与评估技术,混凝土修补材料、方法、设备的选用,施工规范的制订,施工技术和施工管理等内容。由某专业涂装公司对上海某商城外墙面饰面的翻新涂装,是这类高层建筑物采用修补重涂技术取得良好效果的实例。

3.施工机械智能化发展。

无气喷涂机械正向作业智能化、机型多样化、使用简单化和质量可靠化的方向发展,一些国外无气喷涂机械即具有这些功能。作业智能化是指有些喷涂机内设置有微处理器,能跟踪重要的工作细节,并显示在易分辨的LED(大电子显示器)显示屏上,清晰地显示喷涂作业细节,例如喷涂耗料量、喷涂形式(高产出喷涂还是精饰性喷涂)等,并能自动返流清洗,不需要拆卸即能清除滤渣和自动诊断与排除故障等。机型多样化是指对适用于喷涂同一类涂料的喷涂机,针对不同的动力情况配有不同型号的机型,例如以液压为动力的、以汽油为动力的和电动的等。同时,对于不同的工程情况配有不同的机型,例如特大型住宅建筑、特大型商业建筑、特大型工业建筑适用的机型;大型住宅建筑、大型商业建筑、大型工业建筑适用的机型和中型的工程适用的机型、小型工程适用的机型等。

4.国际化发展战略。

进入21世纪,将使我国经济进一步融入国际经济贸易体系和全球经济潮流,我国建筑涂料行业应该充分利用国际化给我们带来的机遇,具体表现在:

(1)国际化有利于加快我国建筑涂料行业改革开放的进程。

(2)国际化有利于我国建筑涂料企业引进技术和外资,提高水平,扩大经营。

(3)国际化有利于我国建筑涂料企业结构调整。

(4)国际化有利于我国国内建筑涂料企业获得价格低、质量好、品种系列配套、售后服务到位的原材料,对增强企业竞争力是极为有利。

四.结束语。

当前,虽然我国的建筑工程涂料施工技术得到了快速发展,同时也收获了许多难得的工程经验,但也存在不少的问题。着眼未来发展,要充实底层施工技术,通过落实工程技术标准和相关要求,踏踏实实走好涂料施工技术的发展策略,提高我国的工程涂料施工水平。

参考文献:

[1]龙春景 论建筑工程涂料施工技术的发展策略研究[期刊论文] 《四川建材》 -2010年1期

[2]余晓纲 Yu Xiaogang合成树脂乳液砂壁状建筑涂料的发展与实际应用中的几个问题 [期刊论文] 《现代涂料与涂装》 -2011年3期

[3]朱传棨 ZHU Chuanqi通盘筹划我国建筑涂料的发展 [期刊论文] 《涂料工业》 ISTIC PKU -2000年7期

[4]沈志勤国内外建筑涂料的发展 [期刊论文] 《江苏建材》 -2002年3期

[5]徐峰Xu Feng 功能性建筑涂料的应用与发展 [期刊论文] 《涂料工业》 ISTIC PKU -2005年4期

[6]张心亚 汤凤 蓝仁华 陈焕钦ZHANG Xin-ya TANG Feng LAN Ren-hua CHEN Huan-qin氟树脂建筑涂料的发展动向 [期刊论文] 《功能材料》 ISTIC EI PKU -2004年z1期

第3篇

关键词:节能环保材料;建筑节能;应用

建筑节能包括了建筑物本身的环保节能,还包括了结构隔热保温的性能,他那个建筑门窗、幕墙等多种因素有重要联系。社会广泛关注建筑的环保节能效果, 在进行建筑工程过程中,必须从实际出发,对环保节能的技术与材料进行研究和应用。

1 建筑节能的理念

环保节能材料和技术主要是在建筑过程中利用具有环保节能、利废特征的材料与工艺,实现提升建筑功能的目的。源和环保的特点。在国内建筑行业技术应用不断得到发展的当下,建筑环保节能的标准同时也随之提升。环保节能材料和技术的应用主要是通过提升建筑保温隔热效果降低能耗,实现对居住着环境的改善。在建筑节能过程中,加强环保节能材料的开发, 推广和应用节能技术,能够有效加强建筑节能的效率,对于新世纪的社会、经济持续发展意义重大。2 建筑节能中环保材料以及技术研究

2.1 环保节能的维护材料及技术应用

在建筑建筑建材之中,墙体材料比例为70%,建筑物的能耗超过1/2来源于墙体,墙体材料主要包括了复合板材、加气混凝土、空心砖、粘土砖等。就保温隔热材料而言,当前的产品结构变化较大,隔热保温材料中,泡沫塑料应用比例逐年提升,其中尤其以矿物纤维的材料增速最为明显,这些材料按照有机和无机分类,有机材料包括聚苯乙烯泡沫塑料、绝热薄膜绝热板等;无机材料分为泡沫混凝土、玻璃棉、石绵等。

超过65%的建筑节能都主要是通过维护材料以及结构得以实现。当前,在大型的公共建筑物中,维护的构造主要是由面积较大的玻璃幕墙组成的,因此多使用的是隔热保温性能良好、能有效利用太阳能、具有较高透光率的玻璃材料,例如背景火车南站的屋顶就使用了太阳能光电板,保持了6700㎡的面积,在采光面积中所占比例超过了50%,实现了320KW的发电量。运用这一玻璃屋顶,在白天时能有效提升建筑物采光范围,对自然光进行利用实现节能省电的目的,另外,运用太阳能的光电板,能为建筑的电气设备提供动力,实现真正意义上的节能。据分析,国内的民用建筑护的节能材料使用范围不广,目前正朝着保温、轻质型的复合材料方面进行发展。

2.2 建筑屋面的隔热保温

作为维护的重要构成部分,实现建筑节能时加强屋面的隔热保温环节必不可少。当前主要利用的是倒置类型屋面,这一屋面主要是节能为主的新型防水保温类型。在科技不断发展以及材料科学获得重大突破的当前,新型的聚苯乙烯等材料性能获得了良好的应用,为倒置类型的屋面的广泛利用提供材料基础。倒置类型屋面将传统的屋面中防水层以及保温层位置互换,在防水层前面进行保温层施工有效提升了屋面的隔热保温性,在夏季有效将室外的热气隔绝,在此基础上在建筑表层涂上节能涂料,实现了空调耗能的大幅度降低。

另外,部分城市当前对屋面的种植技术加强研究,提升屋面的绿化率,通过这一途径较少建筑能源消耗。例如,某地区在改造旧危房的建筑工程中利用屋面绿化技术,减少夏季室内空调制冷过程的能源消耗,而绿色植物利用光合作用有效吸收CO2的排,提升了建筑周围的空气清新度,利于保护环境,实现生态平衡,调节城市气候,达到城市美化目的。

2.3 节能门窗、玻璃幕墙的应用

在现代建筑中,玻璃幕墙是主要的流行趋势,是建筑热能传导以及交换的重要结构。根据统计,建筑门窗损失热能的比例在能量损失总量中比例高于27%,利用门窗的缝隙能耗量高于总能耗的25%,门窗和幕墙能耗量为墙体损失的6倍至8倍。加强门窗以及玻璃幕墙的能源利用,能实现40%的建筑节能目标。

建筑主要使用的新型玻璃材料包括Low-E光化、真空、热反射以及中空类型玻璃。在进行门窗材料的改进同时加强隔热保温技术的应用,将风能、太阳、热能的高效利用与节能技术结合开发门窗材料,也能有效降低能源消耗。

例如,2008年奥运会馆的主题建筑建设过程中,利用了新型节能的幕墙以及节能材料,提升了建筑环保节能以及舒适程度。某科学中心在实现度自然光最大程度利用,并满足室内安全等级的基础上,外立面使用玻璃、铝板幕墙,幕墙使用的是Low-E高透性能玻璃,整体使用的是SC=0.4的遮阳系数、K=1.95Wm2·K的传热系数、35%以上光透率材质的玻璃;建筑中庭主要利用彩釉玻璃,外窗则使用了高于0.3遮阳系数、2.90 W/m2·K的传热系数类型的踱膜玻璃,最终实现60%能源的节约比例。

2.4 其他节能技术的应用探究

作为清洁无污染、取之不尽的能源,太能能已经被广泛应用到了建筑物之中,在利用太阳能进行节能时,主要是从应用光电以及热水体系一体化方面进行应用。与太阳能同时受到重视的,还包括了热泵技术,包括地源、水源热泵技术。例如,地源热泵技术主要是对地下的地热资源进行利用,在冷水机组进行循环运作过程中,实现低温向高温转变,为建筑供应制冷、供热以及热水的能源,其在实现包括电能在内的高品位能的少量消耗的基础上,获得明显增多的热能,COP参数值还可以能够超过5.0,是重点发展的节能环保的效制冷供暖技术。

另外,建筑节能中应用到的技术还包括了回收利用雨水技术、三维敷设制冷供暖技术、风电光电互补发电技术、光导管的自然采光技术等,都对实现建筑的节能环保起到了促进提升作用。

3 结语

在科技日新月异的当前,国家大力提倡可持续发展,建筑节能环保材料以及技术具有重组的发展空间。新材料、新技术的研究与开发已经成为了建筑节能的重点工作,加强新技术新材料的应用,能有效实现能源节约降低能耗的目的,提升建筑在构造以及使用中的合理性以及完美程度。

参考文献

[1] 蔚鹏飞.建筑节能新材料和新技术的应用[J].科技创导,2008(12).

[2] 刘加平,谭良斌,何泉.建筑创作中的节能设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[3] 胡小媛.我国建筑绝热材料的应用现状及其前景[J].保温材料与节能技术,2002(3).

[4] 宋毅.建筑外墙节能技术及节能材料[J].国外建材科技,2008(6).

第4篇

关键词:相变建筑材料;发展现状;策略

中图分类号:TU5 文献标识码:A 文章编号:

近些年来,相变材料(PCM)的开发和利用受到了人们的普遍关注。相变材料具有物相变化特性,在物相变化过程中能吸热或者放热,从而实现能量储存或者释放的效果。采取一定的技术手段将相变材料 和常规建筑材料复合在一起,便会得到一种新型储能建筑材料(PCBM),不仅保留了原有建材的优点,还继承了相变物质的优点。当存储相同热量时,相变建筑材料体积远远小于普通建筑材料的体积。另外,相变建筑材料对温度变化较为敏感,能根据室内温度变化进行能量的存储或者释放,大幅提高了室内环境的舒适度。[1]相变建筑材料的应用还处于起步阶段,有着非常广阔的市场前景。相关专家表示,如果将相变建筑材料广泛应用于房屋建筑中,那么可减少百分之五十用于加热或者制冷的电力消耗。

相变建筑材料的发展现状

1.1相变建筑材料的发展历程

相变材料应用于建筑材料始于1980年。近些年来,相变材料和相关建筑材料(如石膏板等)的结合更为深入,大大提高了建筑结构的热能存贮效果。上世纪80年代,相关研究人员对相变材料(无机物和有机物)进行了严格的筛选工作。

早期研究重点放在了无机水合盐这一领域,如Na2SO4·10H2O和CaCl2·6H2O,这两种材料尽管熔点合适、潜热较大、价格便宜,但存在“过冷”、“析出”、腐蚀以及吸潮等弊端而被排除。接着,人们将研究视线转移到了低挥发性无水有机物这一领域,如聚乙二醇、脂肪酸以及石蜡衍生物等[2]。该类材料在物理化学性能方面较为稳定,再加上良好的热行为以及可调的相变温度,因而具有一定的开发潜力。

最近几年,国内外开始致力于有机相变建筑材料的研究,包括石蜡烃、脂肪酸以及多元醇类等。正烷烃的熔点和人体舒适温度较为接近,相变焓大,缺点是价格贵,且会造成建材表面结霜;脂肪酸价格便宜,相变焓小,单独使用时,对量的需求很大;多元醇不仅具有固定相变温度,还具有固定相变焓,缺点是价格偏高。

为了解决单一相变材料存在的问题,人们对二元及多元相变体系展开了进一步的研究。目前,主要存在两种复合方式:1)将正烷烃与脂肪酸类、多元醇类相变材料混合,从而实现以更低成本获得效果更好的复合相变材料;2)将两种或三种多元醇进行一定比例的混合,最终形成“共融合金”,以实现对相变温度或者相变焓的有效调节[3]。

相变材料混合物的研发和应用,极大地推动了相变建筑材料的发展,主要表现在以下几个方面:1)在选用相变材料时,有效克服了纯物质熔点的限制问题,拓宽了筛选范围,人们可以选择两种或者两种以上、具有不同熔点的纯物质去制作所需要的相变材料混合物,从而降低了制造费用;2)由于组元的不同以及成分的可改特性,为相变温度的可连续调整奠定了基础;3)应注意组元的适当选取,使混合物部分或者全部继承某些组元的优点,如对烷烃和醋类进行有机混合,一方面有助于相变潜热的保留,另一方面有助于表面结霜的抑制。

1.2相变建筑材料的应用

在建筑领域,如何高效应用相变材料是一个值得深入研究的课题。为使相变建筑材料达到最佳节能的要求,应结合相关因素(包括建筑构造、气候环境以及使用目的等),对相变建筑材料以及换热方式进行科学布置[4]。

1.2.1相变材料和混凝土结合,用于构筑建筑墙体

在建筑节能领域,相变储能混凝土在热容方面远远优于普通混凝土。将相变储能混凝土用作外墙体材料,有助于保持室内温度的稳定,改善室内热舒适性,同时达到节能的目的。在上世纪70年代,Chahroudi等人就以芒硝等无机相变材料,并通过直接浸泡法制备了相变储能混凝土,值得一提的是,该类相变材料将会对混凝土基体产生一定的腐蚀作用。张东等人对相变混凝土的制备方法和热性能进行了深入的研究。他们采用“两步法”,即先制备定形相变材料——骨料,然后再采用相变储能骨料,用普通混凝土的制备技术配制了相变储能混凝土。所得到的相变储能混凝土在储热效果方面远远好于一般混凝土。Kuznik等人用数值模拟方式研究一种含新型相变材料的墙体的热性能,试验显示,相同气候条件下与不含相变材料墙体相比,含相变材料的墙能够有效控制室内温度波动,当天气过热时,效果的更加。研究显示,利用以下方法可将相变材料有效地包容于混凝土中:1)将相变材料吸入多孔材料; 2)将相变材料吸入超细的特殊SiO2材料中; 3) 将相变材料渗入聚合物载体中[5]。

1.2.2 相变材料和室内轻质围护材料结合

在建筑围护结构中,引入相变储能技术,一方面能够大幅提高室内环境的热舒适性,另一方面能够有效降低空调系统的相关消耗(包括投资及能耗)。这对于建筑节能技术发展和应用而言,具有非常重要的现实意义。将相变材料和水泥石膏或者高分子聚合物有机的复合在一起,能够制成轻质板材或者浆料。在墙板、地板以及天花板的施工中,如果采用上述轻质板材,并结合适当的换热方式,那么将会获得良好的节能及蓄热效果。Dariusz Heim等人做过如下试验:在被动式太阳能房间中,分别采用各种相变石膏板,然后对各自的热性能以及储热效果进行数值测试。试验结果显示,相变石膏板的应用能够实现对太阳能的充分利用,理想条件下,甚至能够节省百分之九十的采暖费用。德国弗赖堡夫琅费太阳能系研究所研制出了一种具有冬暖夏凉效果的内墙砂浆,其原理是在水泥中掺入一定数量的、装有石蜡的微胶囊,如此一来,30mm厚的这种砂浆墙体在热容量方面可媲美400mm厚的水泥墙体。

1.2.3相变材料和纤维等软质材料相结合

将相变材料和纤维等软质材料有机的结合在一起,所制成的建筑材料通常具有良好的保温隔热效果,这正是当今高效节能理念所要求的。将相变材料和纤维复合,并用于调温壁纸以及百叶窗的制作,能够大幅降低窗户的热流损失,从而维持室内温度的恒定。B.Pause等人对两种窗帘(一种含有相变材料,另外一种不含相变材料)进行了深入的对比研究,以揭示二者在热流损失上的差异。用于试验的且含有相变材料的窗帘是一种三层织物,其中间一层为填充有相变材料的泡沫层。该种窗帘能够利用相变材料实现对吸热、散热的有效调节,能够明显降低热流量损失,最高可达百分之三十[6]。美国专家曾研制成功一种调温壁纸,当室温高于210C 时,将发生吸热作用,当室温低于210C 时,将发生放热作用。该种调温壁纸通常被设计成三层:1)靠墙的里层采用绝缘材料,将冰冷的墙体有效隔离开来;2)中间层属于调节层,含有相变材料成分,能发挥吸湿、蓄热的功能;3)外层应美观大方,适合装饰图案的印刷。

2.相变建筑材料的发展策略

未来,相变建筑材料的发展策略可参考以下几点:1)针对不同的室内外环境特点,开发出具有合适相变温度与相变焓、在长期使用过程中物理化学性能稳定、性价比较高的适合用于建筑节能的相变材料。研究改善相变材料的导热性能,提高其相变速率的方法;2)研究相变材料与普通建筑材料的结合方式。研究掺入相变材料后,相变材料与普通建筑材料的相容性及混合后材料的储热传热机械及防火特性;3)在不同热(冷)源形式的供暖、空调系统中,针对不同的使用条件(包括气象条件),开展带相变建筑节能材料建筑传热过程的数值模拟研究和与模拟研究对应的实验研究[7]。

3.结语

相变建筑材料是一种有别于普通建材的新型建筑功能材料。该类建材的应用,能够大幅降低建筑能耗,因而具有广阔的应用前景。随着世界能源的日益紧张,人们越来越关注建筑节能问题,在这种背景下,相变建筑材料将会迎来新一轮的研究热潮,获得更进一步的发展。

参考文献:

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