相变材料在建筑屋面中的应用分析

　　摘要：相变材料在建筑屋面中的有效应用，是建筑落实“节能环保”政策要求，实施绿色化发展的重要手段。本文从相变材料基本概念出发，在理论与实践相结合的基础上，就相变材料在建筑屋面中的应用进行了简要分析。明确相变材料在提升建筑屋面蓄热能力，改善建筑室内热环境，实现建筑节能降耗上发挥着至关重要的作用，为相变材料在建筑领域中的推广应用提供积极参考。

　　关键词：变相材料;建筑工程;建筑屋面

相变材料在建筑屋面中的应用分析

　　1 对“相变材料”的基本认识了解

　　相变材料内涵与特征，是保证相变材料科学与有效运用的前提与基础。因此，在对建筑屋面中相变材料的应用进行分析时，首先需加强对相变材料的分析，准确掌握相变材料内涵、特点与机理。基于资料分析、实践总结可知：相变材料(Phase Change Material，简称“PCM”)是一种以材料相变(Phase Change，物质在一定条件下，能够从一种相转变为另一种相)原理为基础，在温度不变条件下，能够进行物质状态改变的材料[1]。通常情况下，相变材料在相变过程中，如由固相变液相时，会吸收周围热量，并以潜热形式将热量存储;由液相变固相时，则会将存储的潜热释放到周围环境中。虽然物质形态发生了改变，但材料自身温度在相变过程中处于相对稳定状态，保持温度不变(即使产生变化，也十分微小)。因此，相变材料具有相变储能特征。根据相变材料这一特征，将其应用到建筑围护结构的设计中，可有效改善建筑围护结构储热性能，实现室内建筑温度的有效调解，在提升建筑室内空间舒适度的同时，实现建筑能源节约。以北方房屋建筑为例，相变材料的科学应用可将夏季储存的潜热在冬季释放，提升房屋建筑采暖效果，实现房屋采暖 60%~90%的节能。因此，在建筑领域相变材料是实现绿色建筑有效构建的重要载体，属节能环保型建筑材料。

　　2 相变材料应用的实例分析

　　在当前高度重视能源节约与环境保护，提倡各领域各行业实施绿色化发展的大背景下，相变材料在建筑领域中的应用前景十分广阔。为更为准确认知相变材料在建筑领域中的应用作用与效果，以建筑屋面为例，本文采用仿真模型分析法，就相变材料的应用进行了如下分析：

　　2.1 应用方法分析随着相变材料理论与实践研究的不断深入，相变材料类型日渐增多。依据化学组成对相变材料进行分类，可分为“无机相变材料”(包括熔融盐类相变材料、金属类相变材料、合金类相变材料等)、“有机相变材料”(包括石蜡、醋酸等)与“复合相变材料”(有机与无机结合材料)三种类型;依据相变形态对相变材料进行分类，可分为“固-固”相变材料、 “固-液”相变材料、“固-汽”相变材料、“液-汽”相变材料等[2]。由于复合相变材料结合了有机相变材料与无机相变材料优势，实现二者缺点的有效克服，应用效果较为明显，应用范围较广。因此，复合相变材料逐渐成为建筑领域应用的主要相变材料。与此同时，由于“固-汽”相变材料、“液- 汽”相变材料对封装要求相对较高，在建筑领域中的应用适用性不强，因此“固-固”相变材料、“固-液”相变材料是建筑领域应用的主要相变材料。

　　在应用相变材料时，主要是将相变材料与传统建筑材料进行有效结合，在保证建筑材料使用基本性能满足相关要求的同时，增强建筑材料热稳定性，使其具备蓄热制冷功能。通常情况下，相变材料与传统建筑材料结合过程中，主要采用以下方法进行实践：①直接混合法，即相变材料与传统建筑材料(包括混凝土、水泥、砂石等)直接搅拌在一起，制成建筑混合料，用于建筑结构施工;②多孔吸附法，即以大孔隙物质(如膨胀珍珠岩、膨胀石墨等)为媒介，凭借毛细管所具有的吸附作用、化学作用，实现相变材料的有效吸附。该方法不仅能够克服相变材料渗漏缺陷，也能够提升建筑材料整体的热交换能力;③直接浸渍法，即将熔融状态下的相变材料与多孔隙轻质材料相混合，依据毛细管吸附作用，实现相变材料与传统建筑材料的有效融合;④封装法，即微胶囊、管道、聚合材料等将相变材料封装后，再与建筑材料进行有机结合，实现相变材料在建筑施工中的有效运用。

　　2.2 应用要点分析在建筑屋面设计与施工过程中，为促进相变材料应用作用的有效发挥，实现节能环保型建筑的有效构建。应用相变材料应尽能可做到以下几点：①材料应无毒、无污染、无腐蚀、无泄漏;②材料的实用性较强，相变点符合建筑室内温度设计要求，在建筑暖通空调系统设计要求的温度范围之内;③材料应用得不利影响小，如相变材料相变过程中体积变化不大，不会对建筑屋面结构稳定性、可靠性产生较大影响;④原材料获取便利且丰富，相变材料制备方法简单，具有较强操作和可行性;⑤所应用的相变材料具有足够的相变潜热，且导热效果显著。

　　3 结论

　　总而言之，相变材料在建筑屋面结构中的科学运用，对增强建筑屋面结构热稳定性，改善房屋建筑室内热环境有着积极影响。对此，根据建筑工程项目建设要求与相变材料特性，结合建筑工程项目所在区域环境特点，进行建筑屋面结构科学设计，可通过改变建筑屋面结构储热性能，减少空调系统运行，达到节能减排、降耗增效目的，为节能环保型建筑构建提供建筑材料支撑。

　　参考文献

　　[1]王安琪，孟多，赵康，等.相变材料在建筑围护结构及建筑设备中的节能应用[J].能源与节能，2019(5)：64-68.

　　[2]石峰，乐乐.相变材料在零能耗太阳能住宅中的应用研究——以国际太阳能十项全能竞赛作品为例[J].建筑节能，2019，47(3)：35-40+84.

　　《相变材料在建筑屋面中的应用分析》来源：《建材与装饰》，作者：杨惠芬。