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關鍵詞:材料檢測;節能材料;建筑施工
中圖分類號:TU201.5 文獻標識號:A 文章編號:2306-1499(2013)03-(頁碼)-頁數
1.圍護結構墻體、屋面、地面工程
當前,浙江大部分地區采取外墻外保溫方式對建筑物進行節能保溫,該方式具有保護主體結構、延長建筑物使用壽命、防止“熱橋”和“結露掛霜”現象,不占室內空間、增大使用面積等優點。通過統計檢測工作中的檢測數據發現,在實際節能工程中,無論是采用定型產品、成套或非成套技術,95%以上建筑物的節能工程在整體熱導率、密度、強度等方面均能達到規范或標準的要求,能夠有效保證節能工程的施工質量。但在檢測工作過程中發現,仍然存在以下問題。
1.1保溫材料阻燃性
保溫材料的燃燒性能、氧指數兩項指標不合格率較高,這給建筑物的防火性能帶來了極大的隱患,近年來由此引起的火災次數也呈現逐步增高趨勢,保溫材料的阻燃性有待進一步提高。同時,要提高建筑物的防火性,單純提高保溫材料的阻燃性效果并不明顯,還需從優化保溫系統結構、施工工藝,開發研制新型耐火保溫材料等多方面著手,從而提高建筑物防火性能。
1.2保溫材料吸水量
大部分地區對保溫材料的強制檢測都忽略了保溫材料吸水量的問題。由于保溫材料尤其是膠粉聚苯顆粒保溫漿料相對其他密實墻體材料吸水量要大,對于冬季易結冰的北方地區來說,保溫材料的凍脹極易引發或直接造成系統開裂,因此在施工過程中應加以注意。
1.3檢測工作中遇到的問題
在檢測工作中也遇到了一些難于檢測和不便檢測的項目:包括現場拉拔試驗和保溫漿料的同條件試樣兩方面。在保溫板材與基層粘結強度的現場拉拔試驗中,特別要注意剔除由于粘結面積不足造成的異常數據。同時,拉拔試驗中,部分試樣的破壞部位出現在粘結面上而非保溫板材內,需重新試驗,給檢測工作帶來不便。對于采用保溫漿料做保溫層的工程,要求制作同條件試件,檢測其熱導率、強度及密度。但在實際檢測過程中,發現測試時間過長,尤其是保溫漿料強度的測試需5—6d,同時《規范》中也未指明對檢測結果不合格的處理意見—應復檢、拆除、還是修補,影響了檢測工作的時效性,并對處理不合格材料在實際操作上造成了一定的困難。
2.外窗工程
外窗是影響建筑能耗的主要因素之一,尤其是門窗的單體面積日趨大型化和墻體化,導致其空氣滲漏問題日益突出,門窗的節能性對建筑發展以及能源的有效利用顯現出舉足輕重的作用。目前我國住宅多采用帶隔熱條的鋁塑復合窗,在對其物理性能和保溫性能的檢測過程中也發現了如下問題。
2.1試驗室檢測
外窗進場復驗的參數包括氣密性、水密性、抗風壓及熱導率四項,通過統計發現,送檢的外窗普遍能夠滿足規范的要求,僅有5%左右的外窗氣密性、熱導率不達標。造成這些外窗氣密性不達標的原因大多集中在窗框與窗扇結合不嚴密,或窗扇密封條安裝不合格方面;而造成門窗熱導率不合格的原因則集中在框扇隔熱設計不合理和中空玻璃熱導率較大兩方面。
2.2現場檢測
外窗現場檢測的參數為氣密性、水密性兩項,通過統計發現,現場檢測比試驗室復驗檢測不合格率高出15%。通過現場檢查和了解發現,空氣滲漏主要現象是門窗框與四周的墻體連接處滲漏和推拉窗滑槽構造設計不合理,空氣滲漏嚴重。造成這種現象的原因主要是門窗框與墻體間注膠不足、有縫隙,門窗工藝不合格,窗框與窗扇之間結合不嚴,窗扇密封條安裝不合格幾方面,也不排除部分工程存在弄虛作假現象。因此,一方面要改進施工工藝,另一方面要嚴格監控施工過程,以提高外窗氣密性。
2.3外窗用中空玻璃
中空玻璃檢測參數為可見光透(反)射比、遮陽系數、中空玻璃露點。在檢測過程中發現,中空玻璃露點的不合格率較高,主要原因集中在中空玻璃密封性不好、內部不干燥,因此還需加強中空玻璃制造工藝和密封性。同時也有小部分玻璃遮陽系數雖達到要求,但因為其低輻射膜質量較差,造成可見光透射比較低,影響了室內采光效果。
隨著建筑節能工作的進一步開展,以及人們對居住舒適性要求的不斷提高,越來越多的建筑物開始采用遮陽設施進行隔熱,遮陽設計得到了進一步發展和完善,從簡單遮陽板到統一設計安裝的內外綜合可調遮陽裝置,遮陽設施的應用開始發展起來。但這些遮陽設施的安全性、耐久性、美觀舒適性以及所附屬的電力驅動裝置的安全性,只有通過標準的檢測,人們才能放心使用。因此急需出臺相關的標準等:建筑節能工程施工與檢測應注意的問題規范來控制遮陽產品的質量問題。
3.系統節能性能檢測
采暖、通風與空調、配電與照明工程的能耗在建筑物總耗能中占很大比重,這些工程的設計是否合理、安裝完成后是否能正常運行以及運行的效果如何,直接影響建筑物的能耗,因此系統節能性能的檢測至關重要。在檢測過程中發現,盡管《規范》在可操作性方面下了很大的工夫,但由于系統檢測的龐雜,運行管理單位以及熱用戶的配合等問題,實際的系統節能檢測仍存在諸多困難和問題。
3.1室內溫度檢測
溫度檢測需在冬季和夏季分別進行,耗時較長,尤其在標準實
施之后,室內溫度測試時間需整個采暖期,操作不方便。同時規范中對居住建筑的測試要求是每戶都要測試,工作量大,遇到已入住的居住建筑尤其困難,在檢測過程中經常遇到不配合的住戶,往往一棟居住建筑需要往返現場幾次,需多方協調才能測試完畢,檢測實施較困難。
3.2采暖系統室外管網水力平衡度、補水率、熱輸送效率檢測
檢測中發現,很多居住建筑的水力平衡度、補水率遠遠超過設計值或規范的要求值?,F場實測的熱力管的水流量遠超設計值或遠低于設計值,水力失衡嚴重,表現在室內溫度上就是有的住戶室內溫度超過25℃,而同一棟建筑的另一住戶室內溫度卻僅為11℃。造成水力失衡的原因是多方面的,其主要原因是供熱的循環水量,它不是以系統中所設計的每一棟樓的設計供熱量所需的設計流量值平均分配,實際情況是近處樓區大流量,遠處樓區循環流量不足,流量分配不均勻,造成在同一熱網采暖區域中,“遠處末端冷,近處超溫過熱”的水力失衡現象。同時由于采暖系統設計和安裝的不合理,流量和壓力的分配無法做到合理有效,也是造成供暖水力失衡的原因之一。
在檢測過程中還發現實測的補水率大部分在2%以上,遠遠大于規范中0.5%~1%的要求,有的工程提供的補水率甚至超過了5%,因此優化采暖方式、提高采暖工程施工質量和運行管理水平至關重要。
事實上,采暖系統安裝完成后,其運行調試至關重要,系統檢測過程發現的問題,往往并非系統設計或設備本身有問題,而是由于系統運行不正常造成的。未進行良好運行調試的系統,往往需多次往返現場進行重復測試,耗費大量的時間和人力物力。另外還需注意的是整個供暖系統在運行穩定后,各項參數的檢測應同時進行,測得同一時間內的室內溫度與流量可互相印證,有利于發現系統存在的問題。而檢測操作中遇到的主要問題是:有的熱力入口的有效直管段太短,超聲波流量計無法安裝;有的熱力入口老舊,熱力井內有積水、淤泥等雜物影響檢測。因此在現場檢測過程中還需靈活變通,尋找適宜的檢測部位。
【關鍵詞】建筑工程 涂料施工 施工技術 發展策略 涂料施工發展方向 涂料
中圖分類號:TU198 文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言。
近幾年來,我國的建筑行業得到飛速發展,建筑工程規模和數量、質量要求都蒸蒸日上,各種建筑材料、工程涂料的需求不斷增長。建筑涂料主要是起到裝飾作用,并能保護和改善使用環境作出一定的貢獻,涂料正常功能的發揮,主要是根據涂料的技術性能、施工技術、建筑基層情況和建筑環境條件等緊密聯系的。涂料在建筑外表層,歷經外部環境的風吹日曬,雨淋雪凍,在各種環境中需要發揮正常功能,經常是天長日久,涂料層開始脫落,既有損建筑物美觀,同時也影響了建筑功能。
二.我國建筑工程涂料施工技術的發展歷程及現狀情況。
20世紀60年代以前,國內建筑物內外墻的裝飾材料主要為石灰漿和大白粉。60年代中期,我國實現聚醋酸乙烯乳液的工業化生產,聚醋酸乙烯乳膠涂料應運而生,但由于我國當時工業基礎薄弱,經濟水平低,聚醋酸乙烯乳液涂料不可能在建筑物上廣泛應用。70年代,聚乙烯醇水玻璃內墻涂料(106)和聚乙烯醇縮甲醛涂料(107)研制成功并應用于內墻裝飾,并在80年代得到大量應用和發展;80年代,隨著苯丙乳液的開發成功并實現工業化,苯丙乳膠涂料開始應用于內墻面的裝飾,但由于性能不理想(如開罐效果、施工性、貯存穩定性等),再加上當時的經濟和生活水平所限,乳膠類建筑涂料并沒有得到大量應用和快速發展,直到80年代末,國外助劑逐漸進入中國市場,彌補了性能缺陷,乳膠涂料才得以廣泛推廣應用。80年代末90年代初,水包油型多彩內墻涂料開始應用于內墻涂裝并得以蓬勃發展,90年代末本世紀初,彈性外墻涂料開始用于外墻的涂裝。
隨著我國國民經濟的飛速增長,人們生活水平的普遍提高,特別是房地產業的快速發展,帶動了建筑涂料產量和用量的快速增長。據國家統計局的數據,2010年,我國建筑涂料的產銷量為352萬噸,比上年增長23.7%,占涂料總產量的36%左右,已成為世界第一大建筑涂料消費國。隨著我國建筑涂料產量的快速增長,該行業在產品結構、技術水平、應用服務等方面均取得了較大進步,但是,相比于先進工業化國家在技術方面仍存在一定的差距,主要表現在:建筑乳膠涂料用的大部分助劑依賴進口;生產企業眾多但生產規模普遍偏小,行業集中度低,大多數生產企業技術力量和產品質量監控手段薄弱,缺乏產品研發和技術創新能力;產品結構不盡合理,低檔次、性能較差的涂料品種仍占據較大的比例,高裝飾性、高性能及功能性的涂料產品相對較少;內外墻找平膩子和底漆等輔助和配套材料的生產隨意性大,質量不穩定。從整個行業層面看,我國建筑涂料無論是在產品品種、技術含量,還是在配套性、施工技術方面,均不能滿足我國經濟水平及人們生活水平快速提高后對涂料性能的更高要求,仍需要廣大涂料企業和研究人員不懈努力。
三.建筑工程涂料施工技術的發展策略。
1. 綠色建材。
綠色建材是指采用清潔生產技術,少用天然資源和能源,大量使用工業或城市固態廢棄物生產的對人體、周邊環境無害的健康、環保、安全、消防型建筑材料,國際上也稱“生態建材”、“健康建材”或“環保建材”。綠色環保涂料作為綠色建材的一種,同樣是對涂料“健康、環保、安全”屬性的評價,包括對生產原料、生產過程、施工過程、使用過程和廢棄物處置五大環節的分項評價和綜合評價。
2.舊外墻面修補重涂技術
我國過去廣泛使用的水刷石類、干粘石類、水泥砂漿裝飾墻面類、清水磚墻類、舊涂料類和各種貼面材料(例如面磚、馬賽克等)等舊外墻面,經多年使用已顯陳舊,迫切需要翻新。采用各種建筑涂料(例如合成樹脂乳液外墻涂料、溶劑型外墻涂料、無機外墻涂料和有特殊裝飾效果的復層涂料、砂壁狀涂料等)進行翻新涂裝,具有很好的技術經濟效益。一些翻新涂裝工程取得很好的效果,例如對上海某框架結構、粘土空心磚作填充墻的九層綜合辦公大樓原白色面磚裝飾的翻新涂裝,使該建筑物由原來嚴重滲水的陳舊飾面變得煥然一新。鋼筋混凝土結構是我國高層建筑最主要的結構形式,這類結構的外墻面的開裂、滲漏、鋼筋銹蝕、混凝土脫落、外涂層損壞等現象也是常見的通病。對這類結構進行修補重涂技術的研究,內容包括對原墻面損壞的原因分析、損壞勘察、檢查與評估技術,混凝土修補材料、方法、設備的選用,施工規范的制訂,施工技術和施工管理等內容。由某專業涂裝公司對上海某商城外墻面飾面的翻新涂裝,是這類高層建筑物采用修補重涂技術取得良好效果的實例。
3.施工機械智能化發展。
無氣噴涂機械正向作業智能化、機型多樣化、使用簡單化和質量可靠化的方向發展,一些國外無氣噴涂機械即具有這些功能。作業智能化是指有些噴涂機內設置有微處理器,能跟蹤重要的工作細節,并顯示在易分辨的LED(大電子顯示器)顯示屏上,清晰地顯示噴涂作業細節,例如噴涂耗料量、噴涂形式(高產出噴涂還是精飾性噴涂)等,并能自動返流清洗,不需要拆卸即能清除濾渣和自動診斷與排除故障等。機型多樣化是指對適用于噴涂同一類涂料的噴涂機,針對不同的動力情況配有不同型號的機型,例如以液壓為動力的、以汽油為動力的和電動的等。同時,對于不同的工程情況配有不同的機型,例如特大型住宅建筑、特大型商業建筑、特大型工業建筑適用的機型;大型住宅建筑、大型商業建筑、大型工業建筑適用的機型和中型的工程適用的機型、小型工程適用的機型等。
4.國際化發展戰略。
進入21世紀,將使我國經濟進一步融入國際經濟貿易體系和全球經濟潮流,我國建筑涂料行業應該充分利用國際化給我們帶來的機遇,具體表現在:
(1)國際化有利于加快我國建筑涂料行業改革開放的進程。
(2)國際化有利于我國建筑涂料企業引進技術和外資,提高水平,擴大經營。
(3)國際化有利于我國建筑涂料企業結構調整。
(4)國際化有利于我國國內建筑涂料企業獲得價格低、質量好、品種系列配套、售后服務到位的原材料,對增強企業競爭力是極為有利。
四.結束語。
當前,雖然我國的建筑工程涂料施工技術得到了快速發展,同時也收獲了許多難得的工程經驗,但也存在不少的問題。著眼未來發展,要充實底層施工技術,通過落實工程技術標準和相關要求,踏踏實實走好涂料施工技術的發展策略,提高我國的工程涂料施工水平。
參考文獻:
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關鍵詞:節能環保材料;建筑節能;應用
建筑節能包括了建筑物本身的環保節能,還包括了結構隔熱保溫的性能,他那個建筑門窗、幕墻等多種因素有重要聯系。社會廣泛關注建筑的環保節能效果, 在進行建筑工程過程中,必須從實際出發,對環保節能的技術與材料進行研究和應用。
1 建筑節能的理念
環保節能材料和技術主要是在建筑過程中利用具有環保節能、利廢特征的材料與工藝,實現提升建筑功能的目的。源和環保的特點。在國內建筑行業技術應用不斷得到發展的當下,建筑環保節能的標準同時也隨之提升。環保節能材料和技術的應用主要是通過提升建筑保溫隔熱效果降低能耗,實現對居住著環境的改善。在建筑節能過程中,加強環保節能材料的開發, 推廣和應用節能技術,能夠有效加強建筑節能的效率,對于新世紀的社會、經濟持續發展意義重大。2 建筑節能中環保材料以及技術研究
2.1 環保節能的維護材料及技術應用
在建筑建筑建材之中,墻體材料比例為70%,建筑物的能耗超過1/2來源于墻體,墻體材料主要包括了復合板材、加氣混凝土、空心磚、粘土磚等。就保溫隔熱材料而言,當前的產品結構變化較大,隔熱保溫材料中,泡沫塑料應用比例逐年提升,其中尤其以礦物纖維的材料增速最為明顯,這些材料按照有機和無機分類,有機材料包括聚苯乙烯泡沫塑料、絕熱薄膜絕熱板等;無機材料分為泡沫混凝土、玻璃棉、石綿等。
超過65%的建筑節能都主要是通過維護材料以及結構得以實現。當前,在大型的公共建筑物中,維護的構造主要是由面積較大的玻璃幕墻組成的,因此多使用的是隔熱保溫性能良好、能有效利用太陽能、具有較高透光率的玻璃材料,例如背景火車南站的屋頂就使用了太陽能光電板,保持了6700㎡的面積,在采光面積中所占比例超過了50%,實現了320KW的發電量。運用這一玻璃屋頂,在白天時能有效提升建筑物采光范圍,對自然光進行利用實現節能省電的目的,另外,運用太陽能的光電板,能為建筑的電氣設備提供動力,實現真正意義上的節能。據分析,國內的民用建筑護的節能材料使用范圍不廣,目前正朝著保溫、輕質型的復合材料方面進行發展。
2.2 建筑屋面的隔熱保溫
作為維護的重要構成部分,實現建筑節能時加強屋面的隔熱保溫環節必不可少。當前主要利用的是倒置類型屋面,這一屋面主要是節能為主的新型防水保溫類型。在科技不斷發展以及材料科學獲得重大突破的當前,新型的聚苯乙烯等材料性能獲得了良好的應用,為倒置類型的屋面的廣泛利用提供材料基礎。倒置類型屋面將傳統的屋面中防水層以及保溫層位置互換,在防水層前面進行保溫層施工有效提升了屋面的隔熱保溫性,在夏季有效將室外的熱氣隔絕,在此基礎上在建筑表層涂上節能涂料,實現了空調耗能的大幅度降低。
另外,部分城市當前對屋面的種植技術加強研究,提升屋面的綠化率,通過這一途徑較少建筑能源消耗。例如,某地區在改造舊危房的建筑工程中利用屋面綠化技術,減少夏季室內空調制冷過程的能源消耗,而綠色植物利用光合作用有效吸收CO2的排,提升了建筑周圍的空氣清新度,利于保護環境,實現生態平衡,調節城市氣候,達到城市美化目的。
2.3 節能門窗、玻璃幕墻的應用
在現代建筑中,玻璃幕墻是主要的流行趨勢,是建筑熱能傳導以及交換的重要結構。根據統計,建筑門窗損失熱能的比例在能量損失總量中比例高于27%,利用門窗的縫隙能耗量高于總能耗的25%,門窗和幕墻能耗量為墻體損失的6倍至8倍。加強門窗以及玻璃幕墻的能源利用,能實現40%的建筑節能目標。
建筑主要使用的新型玻璃材料包括Low-E光化、真空、熱反射以及中空類型玻璃。在進行門窗材料的改進同時加強隔熱保溫技術的應用,將風能、太陽、熱能的高效利用與節能技術結合開發門窗材料,也能有效降低能源消耗。
例如,2008年奧運會館的主題建筑建設過程中,利用了新型節能的幕墻以及節能材料,提升了建筑環保節能以及舒適程度。某科學中心在實現度自然光最大程度利用,并滿足室內安全等級的基礎上,外立面使用玻璃、鋁板幕墻,幕墻使用的是Low-E高透性能玻璃,整體使用的是SC=0.4的遮陽系數、K=1.95Wm2·K的傳熱系數、35%以上光透率材質的玻璃;建筑中庭主要利用彩釉玻璃,外窗則使用了高于0.3遮陽系數、2.90 W/m2·K的傳熱系數類型的踱膜玻璃,最終實現60%能源的節約比例。
2.4 其他節能技術的應用探究
作為清潔無污染、取之不盡的能源,太能能已經被廣泛應用到了建筑物之中,在利用太陽能進行節能時,主要是從應用光電以及熱水體系一體化方面進行應用。與太陽能同時受到重視的,還包括了熱泵技術,包括地源、水源熱泵技術。例如,地源熱泵技術主要是對地下的地熱資源進行利用,在冷水機組進行循環運作過程中,實現低溫向高溫轉變,為建筑供應制冷、供熱以及熱水的能源,其在實現包括電能在內的高品位能的少量消耗的基礎上,獲得明顯增多的熱能,COP參數值還可以能夠超過5.0,是重點發展的節能環保的效制冷供暖技術。
另外,建筑節能中應用到的技術還包括了回收利用雨水技術、三維敷設制冷供暖技術、風電光電互補發電技術、光導管的自然采光技術等,都對實現建筑的節能環保起到了促進提升作用。
3 結語
在科技日新月異的當前,國家大力提倡可持續發展,建筑節能環保材料以及技術具有重組的發展空間。新材料、新技術的研究與開發已經成為了建筑節能的重點工作,加強新技術新材料的應用,能有效實現能源節約降低能耗的目的,提升建筑在構造以及使用中的合理性以及完美程度。
參考文獻
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關鍵詞:相變建筑材料;發展現狀;策略
中圖分類號:TU5 文獻標識碼:A 文章編號:
近些年來,相變材料(PCM)的開發和利用受到了人們的普遍關注。相變材料具有物相變化特性,在物相變化過程中能吸熱或者放熱,從而實現能量儲存或者釋放的效果。采取一定的技術手段將相變材料 和常規建筑材料復合在一起,便會得到一種新型儲能建筑材料(PCBM),不僅保留了原有建材的優點,還繼承了相變物質的優點。當存儲相同熱量時,相變建筑材料體積遠遠小于普通建筑材料的體積。另外,相變建筑材料對溫度變化較為敏感,能根據室內溫度變化進行能量的存儲或者釋放,大幅提高了室內環境的舒適度。[1]相變建筑材料的應用還處于起步階段,有著非常廣闊的市場前景。相關專家表示,如果將相變建筑材料廣泛應用于房屋建筑中,那么可減少百分之五十用于加熱或者制冷的電力消耗。
相變建筑材料的發展現狀
1.1相變建筑材料的發展歷程
相變材料應用于建筑材料始于1980年。近些年來,相變材料和相關建筑材料(如石膏板等)的結合更為深入,大大提高了建筑結構的熱能存貯效果。上世紀80年代,相關研究人員對相變材料(無機物和有機物)進行了嚴格的篩選工作。
早期研究重點放在了無機水合鹽這一領域,如Na2SO4·10H2O和CaCl2·6H2O,這兩種材料盡管熔點合適、潛熱較大、價格便宜,但存在“過冷”、“析出”、腐蝕以及吸潮等弊端而被排除。接著,人們將研究視線轉移到了低揮發性無水有機物這一領域,如聚乙二醇、脂肪酸以及石蠟衍生物等[2]。該類材料在物理化學性能方面較為穩定,再加上良好的熱行為以及可調的相變溫度,因而具有一定的開發潛力。
最近幾年,國內外開始致力于有機相變建筑材料的研究,包括石蠟烴、脂肪酸以及多元醇類等。正烷烴的熔點和人體舒適溫度較為接近,相變焓大,缺點是價格貴,且會造成建材表面結霜;脂肪酸價格便宜,相變焓小,單獨使用時,對量的需求很大;多元醇不僅具有固定相變溫度,還具有固定相變焓,缺點是價格偏高。
為了解決單一相變材料存在的問題,人們對二元及多元相變體系展開了進一步的研究。目前,主要存在兩種復合方式:1)將正烷烴與脂肪酸類、多元醇類相變材料混合,從而實現以更低成本獲得效果更好的復合相變材料;2)將兩種或三種多元醇進行一定比例的混合,最終形成“共融合金”,以實現對相變溫度或者相變焓的有效調節[3]。
相變材料混合物的研發和應用,極大地推動了相變建筑材料的發展,主要表現在以下幾個方面:1)在選用相變材料時,有效克服了純物質熔點的限制問題,拓寬了篩選范圍,人們可以選擇兩種或者兩種以上、具有不同熔點的純物質去制作所需要的相變材料混合物,從而降低了制造費用;2)由于組元的不同以及成分的可改特性,為相變溫度的可連續調整奠定了基礎;3)應注意組元的適當選取,使混合物部分或者全部繼承某些組元的優點,如對烷烴和醋類進行有機混合,一方面有助于相變潛熱的保留,另一方面有助于表面結霜的抑制。
1.2相變建筑材料的應用
在建筑領域,如何高效應用相變材料是一個值得深入研究的課題。為使相變建筑材料達到最佳節能的要求,應結合相關因素(包括建筑構造、氣候環境以及使用目的等),對相變建筑材料以及換熱方式進行科學布置[4]。
1.2.1相變材料和混凝土結合,用于構筑建筑墻體
在建筑節能領域,相變儲能混凝土在熱容方面遠遠優于普通混凝土。將相變儲能混凝土用作外墻體材料,有助于保持室內溫度的穩定,改善室內熱舒適性,同時達到節能的目的。在上世紀70年代,Chahroudi等人就以芒硝等無機相變材料,并通過直接浸泡法制備了相變儲能混凝土,值得一提的是,該類相變材料將會對混凝土基體產生一定的腐蝕作用。張東等人對相變混凝土的制備方法和熱性能進行了深入的研究。他們采用“兩步法”,即先制備定形相變材料——骨料,然后再采用相變儲能骨料,用普通混凝土的制備技術配制了相變儲能混凝土。所得到的相變儲能混凝土在儲熱效果方面遠遠好于一般混凝土。Kuznik等人用數值模擬方式研究一種含新型相變材料的墻體的熱性能,試驗顯示,相同氣候條件下與不含相變材料墻體相比,含相變材料的墻能夠有效控制室內溫度波動,當天氣過熱時,效果的更加。研究顯示,利用以下方法可將相變材料有效地包容于混凝土中:1)將相變材料吸入多孔材料; 2)將相變材料吸入超細的特殊SiO2材料中; 3) 將相變材料滲入聚合物載體中[5]。
1.2.2 相變材料和室內輕質圍護材料結合
在建筑圍護結構中,引入相變儲能技術,一方面能夠大幅提高室內環境的熱舒適性,另一方面能夠有效降低空調系統的相關消耗(包括投資及能耗)。這對于建筑節能技術發展和應用而言,具有非常重要的現實意義。將相變材料和水泥石膏或者高分子聚合物有機的復合在一起,能夠制成輕質板材或者漿料。在墻板、地板以及天花板的施工中,如果采用上述輕質板材,并結合適當的換熱方式,那么將會獲得良好的節能及蓄熱效果。Dariusz Heim等人做過如下試驗:在被動式太陽能房間中,分別采用各種相變石膏板,然后對各自的熱性能以及儲熱效果進行數值測試。試驗結果顯示,相變石膏板的應用能夠實現對太陽能的充分利用,理想條件下,甚至能夠節省百分之九十的采暖費用。德國弗賴堡夫瑯費太陽能系研究所研制出了一種具有冬暖夏涼效果的內墻砂漿,其原理是在水泥中摻入一定數量的、裝有石蠟的微膠囊,如此一來,30mm厚的這種砂漿墻體在熱容量方面可媲美400mm厚的水泥墻體。
1.2.3相變材料和纖維等軟質材料相結合
將相變材料和纖維等軟質材料有機的結合在一起,所制成的建筑材料通常具有良好的保溫隔熱效果,這正是當今高效節能理念所要求的。將相變材料和纖維復合,并用于調溫壁紙以及百葉窗的制作,能夠大幅降低窗戶的熱流損失,從而維持室內溫度的恒定。B.Pause等人對兩種窗簾(一種含有相變材料,另外一種不含相變材料)進行了深入的對比研究,以揭示二者在熱流損失上的差異。用于試驗的且含有相變材料的窗簾是一種三層織物,其中間一層為填充有相變材料的泡沫層。該種窗簾能夠利用相變材料實現對吸熱、散熱的有效調節,能夠明顯降低熱流量損失,最高可達百分之三十[6]。美國專家曾研制成功一種調溫壁紙,當室溫高于210C 時,將發生吸熱作用,當室溫低于210C 時,將發生放熱作用。該種調溫壁紙通常被設計成三層:1)靠墻的里層采用絕緣材料,將冰冷的墻體有效隔離開來;2)中間層屬于調節層,含有相變材料成分,能發揮吸濕、蓄熱的功能;3)外層應美觀大方,適合裝飾圖案的印刷。
2.相變建筑材料的發展策略
未來,相變建筑材料的發展策略可參考以下幾點:1)針對不同的室內外環境特點,開發出具有合適相變溫度與相變焓、在長期使用過程中物理化學性能穩定、性價比較高的適合用于建筑節能的相變材料。研究改善相變材料的導熱性能,提高其相變速率的方法;2)研究相變材料與普通建筑材料的結合方式。研究摻入相變材料后,相變材料與普通建筑材料的相容性及混合后材料的儲熱傳熱機械及防火特性;3)在不同熱(冷)源形式的供暖、空調系統中,針對不同的使用條件(包括氣象條件),開展帶相變建筑節能材料建筑傳熱過程的數值模擬研究和與模擬研究對應的實驗研究[7]。
3.結語
相變建筑材料是一種有別于普通建材的新型建筑功能材料。該類建材的應用,能夠大幅降低建筑能耗,因而具有廣闊的應用前景。隨著世界能源的日益緊張,人們越來越關注建筑節能問題,在這種背景下,相變建筑材料將會迎來新一輪的研究熱潮,獲得更進一步的發展。
參考文獻:
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