【相变材料】什么叫相变材料!相变材料的定义分类应用.

【相变材料】什么叫相变材料!相变材料的定义分类应用.

【答案】 相变材料的蓄热机理与特点
　　相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力.以固－液相变为例,在加热到熔化温度时,就产生从固态到液态的相变,熔化的过程中,相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时,储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去,进行从液态到固态的逆相变.在这两种相变过程中,所储存或释放的能量称为相变潜热.物理状态发生变化时,材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变,形成一个宽的温度平台,虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大.
　　相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类.其中,无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；近年来,复合相变储热材料应运而生,它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点,又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围.因此,研制复合相变储热材料已成为储热材料领域的热点研究课题.但是混合相变材料也可能会带来相变潜热下降,或在长期的相变过程中容易变性等缺点.
　　相变储能建筑材料
　　相变储能建筑材料兼备普通建材和相变材料两者的优点,能够吸收和释放适量的热能；能够和其他传统建筑材料同时使用；不需要特殊的知识和技能来安装使用蓄热建筑材料；能够用标准生产设备生产；在经济效益上具有竞争性.
　　相变储能建筑材料应用于建材的研究始于1982年,由美国能源部太阳能公司发起.20世纪90年代以PCM处理建筑材料(如石膏板、墙板与混凝土构件等)的技术发展起来了.随后,PCM在混凝土试块、石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾.1999年,国外又研制成功一种新型建筑材料－固液共晶相变材料,在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料,可以保持室内温度适宜.另欧美有多家公司利用PCM生产销售室外通讯接线设备和电力变压设备的专用小屋,可在冬夏天均保持在适宜的工作温度.此外,含有PCM的沥青地面或水泥路面,可以防止道路、桥梁、飞机跑道等在冬季深夜结冰.
　　相变材料与建筑材料的复合工艺
　　PCM与建材基体的结合工艺,目前主要有以下几种方法：（1）将PCM密封在合适的容器内.（2）将PCM密封后置入建筑材料中.（3）通过浸泡将PCM渗入多孔的建材基体(如石膏墙板、水泥混凝土试块等).（4）将PCM直接与建筑材料混合.（5）将有机PCM乳化后添加到建筑材料中.国内建筑节能知名企业——北京振利高新技术公司成功地将不同标号的石蜡乳化,然后按一定比例与相变特种胶粉、水、聚苯颗粒轻骨料混合,配制成兼具蓄热和保温的可用于建筑墙体内外层的相变蓄热浆料.试验楼的测试工作正在进行中.同时在开发的还有相变砂浆、相变腻子等产品.
　　相变材料在建筑围护结构中的应用
　　现代建筑向高层发展,要求所用围护结构为轻质材料.但普通轻质材料热容较小,导致室内温度波动较大.这不仅造成室内热环境不舒适,而且还增加空调负荷,导致建筑能耗上升.目前,采用的相变材料的潜热达到170J/g甚至更高,而普通建材在温度变化1℃时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量.因此,复合相变建材具有普通建材无法比拟的热容,对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的.
　　相变材料的选择
　　用于建筑围护结构的相变建筑材料的研制,选择合适的相变材料至关重要,应具有以下几个特点：（1）熔化潜热高,使其在相变中能贮藏或放出较多的热量；（2）相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少；（3）有合适的相变温度,能满足需要控制的特定温度；（4）导热系数大,密度大,比热容大；（5）相变材料无毒,无腐蚀性,成本低,制造方便.
　　在实际研制过程中,要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难.因此,人们往往先考虑有合适的相变温度和有较大相变潜热的相变材料,而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素.
　　就目前来说,现存的问题主要在相变储能建筑材料耐久性以及经济性方面.耐久性主要体现在三个方面：相变材料在循环过程中热物理性质的退化问题；相变材料易从基体的泄漏问题；相变材料对基体材料的作用问题.经济性主要体现在：如果要最大化解决上述问题,将导致单位热能储存费用的上升,必将失去与其他储热法或普通建材竞争的优势.相变储能建筑材料经过20多年的发展,其智能化功能性的特点勿容置疑.随着人们对建筑节能的日益重视,环境保护意识的逐步增强,相变储能建筑材料必将在今后的建材领域大有用武之地,也会逐渐被人们所认知,具有非常广阔的应用前景.

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