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建筑工程論文代寫
職稱論文—相變材料及其在建筑節能中的應用
作者:天天論文網 日期:2017/3/21 9:59:14 點擊:

隨著石油、煤等不可再生的礦物燃料資源儲量的減少及使用這些燃料引起的環境問題日趨嚴重,對節能和太陽能等可再生資源的利用日益受到重視。同時,隨著社會的發展人們對舒適度的要求越來越高,這又要求消耗更多的能源。

在發達國家建筑能耗占到總能耗的40%左右,預計到2020 年左右我國建筑領域的能耗將會達到能源消耗總量的40%以上。建筑用能是能源消耗的大戶,因而也是節能的重要領域,同時建筑采暖用能往往是大氣污染的主要因素,特別是我國以煤炭為主的能源結構條件下更是如此,因此建筑節能在節約能源和減少污染兩方面有著重要意義。

利用相變材料(Phase Change Material,PCM)儲存太陽能和低價電能方面的研究是目前非常活躍的領域。相變材料可用于解決熱能供給與需求失衡的矛盾,在航天、能源、建筑、軍事、制冷設備、通訊、電力等行業和領域得到廣泛的應用。利用相變材料在熔化或凝固過程中溫度變化不大但吸收或釋放的潛熱卻很大的特性,將其與建筑材料結合使用,可以起到減小室溫波動、利用太陽能取暖以減少空調和采暖系統能耗或利用夜間低價電能維持居室溫度等作用,從而作到充分利用能源、降低污染并滿足居住舒適的目的。

1 相變材料的分類、選擇及改性

國外關于相變材料及其潛熱的儲存和應用的報道從1977 年開始大量出現[1]。20 世紀80 年代初,美國航天航空局(NASA)將有機相變材料應用于精密儀器防高溫侵襲并取得良好的應用效果,隨后軍方將其用于導彈核心電子元器件的恒溫和飛機表面抗熱沖擊等軍事目的。80 年代末,NASA 下屬的Triangle 技術公司將相變材料與紡織纖維復合后應用宇航服。90 年代中期隨著晝夜電價分計制的實施,美國開始研制將相變材料與建筑材料結合,利用夜間低價電儲熱。國內對有機相變材料的研究工作始于20 世紀90 年代初,主要是在應用方面,如定性化、微膠囊化、復合等的工作。

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1.1 相變材料的分類與選擇

根據化學組成的不同,一般可將相變材料分為無機相變材料和有機相變材料。根據儲能過程中材料相態變化的不同,一般可將相變材料分為固―氣相變材料、液―氣相變材料、固―液相變材料、固―固相變材料四種。固―氣相變和氣―液相變過程由于有氣態存在,儲存需要更大的體積或更高的壓力,所以不常應用;固―固相變速度慢、價格高、優點不明顯,短期內不能實際應用;固―液相變材料是目前研究相對成熟的一類相變材料,也是目前常用相變材料類型。根據相變溫度的不同,一般可將相變材料分為高溫相變材料、中溫相變材料和低溫相變材料。用于建筑節能的相變材料為低溫相變材料。

良好的相變材料應具備以下性質[2]:(1)熱性質:適合的相變溫度、高的相變熱、良好的傳熱性等;(2)物理性質:有利的相平衡、低蒸氣壓、密度高、體積變化小等;(3)動力學性質:不過冷、適當的結晶速度;(4)化學性質:具有長期的化學穩定性、無毒、不易燃、無污染;(5)經濟性:原料豐富易得,成本較低。目前的相變材料都不同時具備上述要求,實際使用時都需要用其它方式加以彌補。

1.2 固―液相變材料的種類及特點

固―液相變材料主要包括無機水合鹽類和有機物類。

無機水合鹽類相變材料具有相變溫度明確、導熱系數比有機材料大、相變潛熱較大、密度大、價格低、不易燃等優點;但這類材料存在著較嚴重的過冷現象和相分離現象等缺點。雖然可以通過一些方法改進這些性能,但在某些應用領域,如建筑節能,其使用壽命無法達到使用要求。

有機物類相變材料主要包括正構烷烴、碳水化合物和油脂衍生物等,這類相變材料具有固態成型性好、不容易出現過冷現象和相分離現象、腐蝕性小、毒性小、成本較低、可循環使用等優點,并且與普通建筑材料的相容性好;但這類材料存在著導熱系數較小、密度較小、易揮發、易燃、易氧化等缺點。

有機-無機相變材料和低熔點液態金屬是較新的研究方向。有機-無機相變材料是將有機類相變材料與無機類相變材料相混合,既可以彌補單純有機物相變材料潛熱值低、導熱系數小的缺點,又能彌補單純無機類相變材料過冷度大、易出現相分離的缺點,但目前此方面的研究不是太多,其相變機理仍然不清楚[3]。低熔點液態金屬是一種熔點接近室溫的特殊金屬及其合金,具有熱導率高、相變潛熱大、相變時體積變化小、可靠性高等顯著優勢,是新一代高性能散熱儲熱技術的研究熱點[4]。建筑工程論文代寫 代寫論文 http://www.wjcqub.live


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