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太阳中国研究相变蓄能材料集成建筑

· 太阳中国

我国的太阳能资源较为丰富,但利用形式较为单一,尤其是在广大待开发地区的独立建筑领域,其主要利用途径仍旧是使用太阳能热水器提供生活热水。随着太阳能利用技术与建筑一体化技术的日益完善,太阳能集热器的应用已不仅仅局限于提供生活热水这一单一的功能上,在供暖、制冷和其他工业商业应用上也有着很大的利用潜力。

自建筑“能源自维持”的概念提出以来,太阳创建(中国)有限公司(简称太阳中国)一直致力于寻找建筑实现能源自产自销的解决方案,集成于一体化绿色建筑。在新能源产品及技术前行的道路中,蓄能材料与太阳能应用的集成技术引起了太阳中国的长期关注。

由于太阳能会受到昼夜、季节和地理纬度等自然因素的限制和晴天、多云、阴雨甚至雾霾等随机因素的影响,具有极大不稳定性。为了使太阳能成为连续、稳定的能源,各类的蓄能技术成为了首选方案,而这其中又以相变蓄能材料储能技术在建筑太阳能利用中最具优势。相变材料(Phase Change Materials,简称PCM),是利用物质在相变化过程中吸收或释放能量的原理,正是这一特性构成了相变蓄能材料广泛应用的理论基础。

相变蓄能材料从液态向固态转变时,要经历物理状态的变化。在这两种相变过程中,材料要从环境中吸热,反之,向环境放热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热,发生相变的温度范围很窄。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。大量相变热转移到环境中时,产生了一个宽的温度平台,并可与显热和绝缘材料在热循环时,将能量储存起来,就像热阻一样将可以延长能量传输时间,使温度梯度减小。

通过恰当的设计将相变蓄能材料引入建筑围护结构中,可以使室外温度和热流波动的影响被削弱。此外,使用相变蓄能材料还有以下优点:其一,相变过程一般是等温或近似等温的过程,这种特性有利于把温度变化维持在较小的范围内,使人体感到舒适,使建筑更加宜居;其二,相变蓄能材料有很高的相变潜热,少量的材料可以储存大量的热量,与显热储热材料(如混凝土、砖等)相比,可以大大降低对建筑物结构的要求,从而使建筑物采用更加灵活的结构形式。

太阳中国作为城市蓝天计划打造千万低碳物业的新能源产品及技术供应商,目前正在研究将蓄能材料集成入低碳物业的可行性方案,尤其是在低碳人居领域,从而打造低碳城市、构建低碳生活,利用新能源、新光源、新材料、新媒体四项新技术融合而成的低碳环保一体化建筑。蓄能材料是从能源的角度着手,而未来的“自维持建筑”势必朝着更加智能化的方向发展,满足家居、商用、工业更多样化的需求。

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