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而复合相变材料就是一种存储,对复合墙体保温

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我国从20世纪80年代初开始重视建筑节能,我国目前建筑节能状况实际处于发达国家的第一阶段,即在建筑中节约能源。针对我国国情提出以下若干建议。

相变材料

1 新型低能耗的围护结构(包括墙体、门窗、屋面等)节能技术和新型保温材料

由于物质相变时会吸收或释放大量的热能而温度保持不变,利用自主发明专利的复合材料还能维持宏观形态不变,利用这种复合相变材料可以做成各种形态、不同相变温度的热容器,利用这些热容器可以达到热能的吸收储存、有序释放、轻松转移、高效利用,可广泛应用于需要热能调节、散热、储能、保温的军用、工业、民用等领域。

  1. 1墙体节能

复合相变材料作为一种高科技的基础材料,拥有极其广阔的用途,而其成本较低、纯物理变化可反复利用、无毒、无污染、无腐蚀性、微小颗粒状形态可变进一步加大了应用范围和应用效益。

围护结构节能技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能,达到夏季隔绝室外热量进入室内,冬季防止室内热量泄出室外,使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度,以减少通过辅助设备(如采暖、制冷设备)来达到合理舒适室温的负荷,最终达到节能的目的。

简而言之:存储电能的基础单元是电容,而复合相变材料就是一种存储“热”能的基础单元“热容”,而且是纯物理的、储存能力强、成本低,其市场前景非常巨大。

在整个建筑物的热损失中,围护结构传热的热损失达70%一80%,门窗缝隙空气渗透的热损失占20%-30%。因此,加强围护结构的保温隔热,提高门窗的气密性是建筑节能的重要组成部分。我国目前建筑能耗高于发达国家数倍,其主要表现在建筑保温状况上的差距。多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要(建设部将出台强制性规定—《建筑物外墙外保温技术规程》),现行规定已不能满足保温隔热的要求,并已逐渐被新型的复合墙体所替代。这种复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果又好,因此,发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。

主要特性:

根据复合材料与主体结构位置的不同,分为外墙内保温技术、外墙外保温技术及夹心保温技术。对复合墙体保温,应大力推广外墙外保温技术。相对于其他两种墙体保温技术,外墙外保温具有以下几大优点:

相变:物质发生固态、液态、气态之间的形态变化

1)保护主体结构,延长建筑物寿命。采用外保温技术,由于保温层在建筑物围护结构外侧对因温度变化导致结构变形产生的应力起到了缓冲作用,避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏,减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。2)有利消除和减弱“热桥”的影响。对内保温而言,“热桥”是难以避免的,而外保温既可以防止“热桥”部位产生结露,又可以消除“热桥’,造成的热损失。3)使墙体潮湿情况得到改善。一般情况下,内保温需设置隔汽层,而采用外保温时,主体结构材料处于保温层的内侧,只要选择合适的保温材料,在墙体内部一般不会发生冷凝现象,故无需设置隔汽层。4)有利于室温保持稳定。外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧,当室内受到不稳定热作用时,室内空气温度上升或下降,墙体结构层能够吸引或释放热量,有利于室温保持稳定。5)便于旧建筑物进行节能改造。调查表明,绝大部分在役建筑都不能满足节能的要求,对旧房进行节能改造,已提上议事日程。采用外保温方式对旧房进行节能改造,最大的优点是无需临时搬迁,基本不影响正常使用。而且可以避免装修对保温层的破坏。6)增加房屋使用面积。由于外保温技术保温材料贴在墙体的外侧,其保温、隔热效果优于内保温,故可使主体结构墙体减薄.从而增加建筑的使用面积。

相变储能:物质发生相变时可保持温度不变但吸热或放热

在我国建筑节能技术发展的起步阶段,外墙内保温应用比较广泛,这是因为在当时外墙外保温技术尚不成熟,而且内保温也有一定的好处,比如造价低、安装方便等。但是从长远观点来看,随着我国节能标准的提高,内保温己经不适应新的形势,且会给建筑物带来某些不利的影响,它只能算一种过渡性的做法,外墙外保温技术才是当前我们需要改进和推广的重点节能技术之一。

复合相变材料:微观发生相变但宏观形态不变的复合材料

1.2 门窗节能技术

主要特性:储热密度大、相变体积变化小、使用寿命长、固固相变封装简单等

门窗是围护结构保温性能的重要因素之一,在我国东北地区,门窗消耗的能量约占采暖能耗的1/2以上,改善门窗的保温性能,是建筑节能的关键。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的盲接亨换而增加设各负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成,通过采用节能玻璃(如中空玻璃热反射玻璃等)、节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型框等)来增大窗户的整体传热系数以减少传热量;在南方地区太阳辐射非常强烈,通过窗户传递的辐射热占主要地位,因此可通过遮阳设施(外遮阳、内遮阳等)及高遮蔽系数的镶嵌材料来减少太阳辐射量。

相变温度范围:20-100°C

1.3 屋面节能技术

密度:较小

屋面节能的原理与墙体节能一样,通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面(外保温、内保温)、架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等。

导热系数:非常大

1.4 建筑节能产品

导电性:导电较强

目前,我国在建筑上大量采用节能新型材料,主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆等。

循环寿命:较长

1)岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料,经高温熔制成的无机人造纤维。其主要品种有岩棉板、岩棉玻璃布缝毡、岩棉保温条等。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等良好的化学稳定性,广泛用于建筑外墙。2)玻璃棉是以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料,熔化后经过特殊工艺将熔融玻璃液制成无机纤维。玻璃棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、不燃、耐腐蚀等性能,广泛应用于房屋、管道、锅炉等有关部位的保温、隔热和吸声。3)聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料,加入发泡剂等辅助材料,经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点。现已在建筑市场上广泛应用。4)水泥聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒,加水泥、水、EC起泡剂和稳泡剂等材料,经搅拌、成型、养护而成的一种新型保温隔热材料,具有质轻、导热系数小、保温隔热性能好等优点,广泛用于建筑物外墙和屋顶的保温隔热层。5)硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料,它以精选海泡石、硅酸铝纤维为主要原料,附以多种优质轻体无机矿物为填料,在数种外加剂的作用下经多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。其施工简便,保温隔热性能好,同时解决了板材拼接处罩面层开裂现象。硅酸盐复合绝热砂浆目前已被国家列为新型绝热材料及制品的重点发展对象。

成本状况:中等

2 加大空调节能技术的开发和研究力度

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