时间：2023-05-29 17:51:10
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇相变材料，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1 研究背景
随着社会的不断发展、现代化建设的不断推进，人类生活对能源的需求更加广泛，从某些方面而言，现代人类生活的方方面面已经离不开能源的存在。因此，能源开发、能源技术的发展已经成为了一个全世界、全人类一同关心的重要问题。自然界中的能源在人类的不断开发下已经不再充裕，而天然能源的不可再生性使得人类必须寻求新的能源，发展新的能源开发技术来替代非再生能源。科学发展观思想，是中国政府加快发展现代能源产业的指导思想，中国坚持节约资源和环境保护的基本国策，贯彻落实可持续发展战略，建设创新型社会，为维护世界能源安全发挥了重要的作用。
在工业生产过程中，通常会有大量的反应热量未能得到利用就浪费，而在需要供应热量的反应中又有大量的余热被损失，这些都是在化学反应中我们希望避免的现象，因此，我们需要找寻一种材料，这种材料能随着温度的变化而改变物质状态并提供潜热，即当反应时，材料能将这些没有利用的热量或冷量储存起来，当反应需要时再将其释放出来，这种材料，我们称其热储能材料。几十年来，人们对热能储存材料的广泛研究已经使这种材料得到大量应用，并逐渐成为了一种重要的新型材料。
当今困扰人类的环境问题中，全球变暖问题越来越突出，节能减排已经成为了社会建设的一大重点审查方面，因此我们必须加速新能源的开发及应用。目前，冬天在北方地区采取的是集中供暖的政策，这是出于北方的寒冷气候、能源状况及居民生活习惯等因素而实施的，而南方地区却没有实施这一政策，主要是因为南方冬季有充足阳光，气候较北方温暖，经全方位审核尚不需要集中供暖，而且一旦南方也采取集中供暖的政策，国家每年的能耗将大大增加，二氧化碳、二氧化硫及烟尘排放量也将急剧上升，环境污染将进一步加剧。因此对于南方居民来说，更现实的选择是采取其他的供暖方式，而在现今的众多取暖方式中，太阳能地暖供热系统成为了首选，太阳能是一种可再生能源，采用这种方式的取暖，既节省了资源又保护了环境[2]。在相变材料研究中，我们初步确定乙二醇，水，膨胀石墨的混合液体具有这种优于水的性能，通过一系列实验，我们将验证这一事实，从而能将这种混合液体用于太阳能地暖供热系统中。
2 实验部分
2.1 实验材料
相变材料聚乙二醇（PEG），水，相变材料膨胀石墨（EG）。
2.2 实验步骤
（1）相变材料聚乙二醇（PEG）含量10%的水溶液（体积200ml），其中聚乙二醇分子式为：HO（CH2CH2O）nH，分子质量为6000。熔点为57°C。羟值为15―20之间。粘度为12―16之间。放于烧杯之中。将烧杯放于60°C的水浴内加热。室温20.3°C。
（2）相变材料聚乙二醇（PEG）含量10%的水溶液（体积200ml），其中聚乙二醇分子式为：HO（CH2CH2O）nH，分子质量为6000。熔点为57°C。羟值为15―20之间。粘度为12―16之间。加热至60°C后的散热时间：
（3）相变材料聚乙二醇（PEG）含量20%的水溶液（体积200ml），其中聚乙二醇分子式为：HO（CH2CH2O）nH，分子质量为6000。熔点为57°C。羟值为15―20之间。粘度为12―16之间。放于烧杯之中。将烧杯放于60°C的水浴内加热。室温20.3°C。
（4）相变材料聚乙二醇（PEG）含量20%的水溶液（体积200ml），其中聚乙二醇分子式为：HO（CH2CH2O）nH，分子质量为6000.熔点为57°C。羟值为15―20之间。粘度为12―16之间。加热至60°C后的散热时间：
（5）相变材料膨胀石墨（EG）含量10%的水溶液（体积200ml），其中膨胀石墨的型号为KD9950200放于烧杯之中。将烧杯放于60°C的水浴内加热。室温20.3°C。
（6）相变材料膨胀石墨（EG）含量10%的水溶液（体积200ml），其中膨胀石墨的型号为KD9950200放于烧杯之中。烧杯加热至°C后进行散热。
（7）相变材料膨胀石墨（EG）含量20%的水溶液（体积200ml），其中膨胀石墨的型号为KD9950200放于烧杯之中。将烧杯放于60°C的水浴内加热。室温20.3°C。
（8）相变材料膨胀石墨（EG）含量10%的水溶液（体积200ml），其中膨胀石墨的型号为KD9950200放于烧杯之中。烧杯加热至60°C后进行散热。室温20.3°C。
（9）水溶液200ml，放于烧杯之中。将烧杯放于60°C的水浴内加热。室温20.3°C。
（10）水溶液200ml，放于烧杯之中。烧杯加热至60°C后进行散热。室温20.3°C。
3 实验结论
经过以上实验可以得出结论：相变材料聚乙二醇相较于水而言，吸热过程较慢，同样散热过程也较慢，且相变材料聚乙二醇的熔点为57°C。当温度达到57°C时发生相变。相变材料膨胀石墨相比水来说，吸热过程较快，散热也较快。而当这三种溶液混合后，能较好的达到吸热过程比较快，同时散热过程较慢的的效果。经过多次反复的实验，发现聚乙二醇13%膨胀石墨9%为三种溶液的最佳配比。
太阳能是一种可再生能源，且绿色无污染，是一种较为重要的能源，被认为拥有较好的应用与发展前景。但太阳能不具备稳定性：在夜间无辐射，且在不同的天气、时间、季候都将有不同的辐射量，因此，专家一直致力于太阳能的储存及释放。而相变储能材料却能在太阳能的研究中得到利用。本论文所验证的相变材料聚乙二醇，水，膨胀石墨的混合液体就可很好的应用在太阳能地暖供热系统中。除此之外，这一相变材料还拥有广阔的应用前景，值得更多研究。
参考文献：
1按照发生相变的材性分类
按照发生相变的材性分类，相变材料主要有有机类相变材料和无机类相变材料，有机类相变材料按照相变材料的外形状态是否稳定，可分为定型相变材料和无定型相变材料。定型相变材料主要是高分子材料如高密度聚乙烯（HDPE）等，无定型相变材料主要为多元醇、石蜡、脂肪酸、沥青等。有机类相变材料具有固体成型好、不易发生相分离及过冷现象、腐蚀性较小、性能稳定等优点，但是存在着导热系数小，熔点较低，不适于高温环境中应用，且易挥发等缺点。无机固-液相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等。其中研究最多应用最广的是结晶水合盐类。它们有较大的熔解热和固定的熔点，具有代表性的有：Na2SO4.10H2O、MgCl2.6H2O、CaCl2.6H2O等。结晶水合盐一般为中性，价格便宜，导热系数大，储热密度大，是中、低温相变材料的重要一类。但是，无机相变材料通常存在着相分离、过冷等现象，添加增稠剂和晶体结构改变剂通常可以有效的解决相分离现象，添加成核剂可以解决过冷现象。另外，水合盐还有腐蚀性，不利于封装。
2相变材料在建筑上的应用
2.1固液相变材料的载体在建筑领域应用的相变材料主要是固-液相变材料。当发生固-液相变时，由于有液相的存在，经常发生液相迁移或泄漏等问题，无法进行多次循环应用，解决问题的方法主要是将相变材料制备成微细液滴进行胶囊封装，或者利用中空多孔的固体载体，将相变材料通过物理吸附或化学吸附等方法，吸附在多孔颗粒中，再进行封闭，制备复合相变体。轻质多孔材料中，石膏板、木板、陶粒、混凝土、水泥纤维板、粉煤灰空心球、活性炭人工颗粒材料、硅藻土、粘土，秸秆、高岭土等都是研究应用较多的载体。杨晟等采用泡沫石墨作为固-液体相变材料的载体，研究以石蜡正十八烷制备成泡沫石墨/石蜡相变储热复合材料。余飞等利用秸秆高孔隙率和高吸水性，浸渍无机盐固液相变材料，以改性水玻璃胶结，并模压成型制备秸秆板材，研究无机盐相变材料的过冷性质，稻秆相变材料板材的制备工艺及相变循环耐久性等；肖涛等利用活性炭制备了PEG/活性炭相变材料，研究了复合相变材料对沥青熔点的影响。仇影等采用二甲基亚砜改性的煤系高岭土为前驱体，将月桂酸和月桂醇作为相变材料，插入高岭土层间制备二元有机煤系高岭土复合相变储能材料；王佼等利用硅藻土制备了相变储能材料，并研究了复合材料的性能；谢成等以木材作为载体，聚乙二醇为复合相变材料制备了复合相变储能材料。
2.2相变材料的封装材料固-液相变材料与建筑基体材料的结合方法主要有以下3种：直接加入、浸泡和封装。直接加入法和浸泡法制备的相变储能建筑材料耐久性差，主要表现为相变材料的泄漏和对基体材料的腐蚀。封装方法有效地解决了上述问题。封装包括大体积封装和微体积封装，大体积封装是将相变材料装入管件、袋子、板状容器或其他容器中。这种容器化相变材料已经被市场应用到太阳能领域，但由于其在相变时与环境接触的面积太小使得能量传递并不是很有效。因此微体积封装越来越吸引人们的眼球。微观封装，是指把相变材料的载体做成微胶囊、多孔泡沫塑料或三维网状结构，而将工作物质灌注于其中，或者采用易成膜物质，将相变材料与载体封装成微胶囊，再与传统建筑材料直接复合，工艺简单，化学性能稳定好。
用于封装的材料主要是易成膜，阻隔性能好，不与相变材料相溶，有较好的耐久性的材料，通常为一些有机成膜材料，如聚乳酸、聚烯烃、酚醛树脂等。王锦成等采用聚乳酸为封装材料，制备了聚乳酸包覆石蜡相变储能材料，并研究了材料的性能与表征。苏磊静分别以低密度聚乙烯（LDPE）和乙烯-辛烯共聚物（POE）为包覆材料，以石蜡为相变材料，制备了定形相变材料，LiuXing等以十八烷为芯材，尿素-三聚氰胺-甲醛共聚物为囊壁，采用原位聚合法制成了微胶囊相变材料。J.Kim等以十八烷为囊芯，聚脲为囊壁，采用界面聚合法合成囊芯体积比为1：1的定型相变材料微胶囊，并将微胶囊黏结到织物上获得了具有温度调节功能的织物。
2.3相变材料的应用近几年，相变材料在建筑上的应用主要体现在建筑节能方面，应用相变材料制备建筑的围护结构、太阳能相变供暖储热系统和相变空调蓄冷系统。相变材料在建筑围护结构的中应用主要研究不同相变材料与墙体材料的复合方式，复合墙体材料的物理性质，围护结构的位置对室内温湿的影响等。张妮等对复合相变材料储热水泥板的热性能研究，以十八烷为相变材料，以膨胀石墨为支撑结构制备复合相变储热材料，并将其掺入到普通硅酸盐水泥中，研究了储热材料的表观密度、抗压强度，储热水泥板的导热系数和储热性能。结果表明随着复合相变储热材料质量含量的增加，表观密度和抗压强度逐渐下降，导热系数也近似于线性减小。
石宪研究了相变储能墙板对室内温湿度的影响，重点研究了相变墙板放置不同位置产生的温湿度差异实验结果表明，相变储能墙板可以调节室内温湿度的变化，而且相变材料在墙材中的不同组合方式对室内温湿度的调节效果也有所不同，其中相变材料位于墙体夹层中时调温效果最好，而相变材料内贴于墙体时调湿效果最好。使用相变储能墙板能明显降低室内温度，能够起到一定的建筑节能效果。郝先成等对相变材料在建筑围护结构中稳定热源和非稳定热源条件下的热效进行了理论推导，并对武汉地区实际应用的功效进行分析。研究结果表明在相同条件下与不加相变材料相比，室外温度升高10℃时，加入相变材料可削减室内峰值温度约4℃；当室外温度按正弦波形式变化时，可使室内峰值温度滞后2.65h。丁理峰等利用典型气象年逐时数据，讨论了5个热工分区中典型城市的建筑采用外保温或相变材料后，全年室温和采暖空调能耗的变化情况，研究表明外保温随采暖能耗在整个建筑能耗中比例的增大而愈显重要；内墙为相变材料可使被动式建筑夏季具有较好的舒适度，使主动式建筑夏季空调能耗降低。
3相变材料的应用展望
相变材料在建筑节能领域的应用能有效的降低建筑能耗，拓展了建筑材料的功能，但在相变材料的热物性、相变材料与建筑材料基体的相容性和经济性、耐久性和多功能等方面应进一步研究，同时应对建筑相变材料的生产工艺简化和生产设备应进一步研究。
作者：曹洪吉刘伟单位：江苏建筑职业技术学院江苏省建筑节能工程技术研究开发中心
石蜡作为相变储能材料具有相变焓高、相变温度范围广、价格低等优点，但其较低的导热系数限制了它的传热性能。本研究使用两种不同相变温度的石蜡复合，以得到更广泛的使用温度范围；同时通过加入石墨提高材料的导热速率。通过差示扫描量热法测试复合后的相变温度和相变焓。
关键词：石蜡；复合；石墨；相变材料； 相变焓
复合相变材料是充分利用各类相变材料的优点，克服相变温度过低或者过高的缺点，或者相变过程中形变过大的缺陷等，通过将多种材料复合的方法合成具有特定相变温度和较高相变焓的复合材料[1]。石蜡作为提炼石油的副产品，来源丰富，价格便宜，无毒且无腐蚀性。但石蜡因导热性能较差在石蜡类储热相变材料中加入其它导热率高的物质，使之成为具有高导热率的新型复合相变材料，常见的方法有：石蜡与金属材料的复合[2]。石蜡与石墨的复合[3]。石蜡与交联树脂高分子的复合[4]。
本文采用熔融共混法将不同熔点的石蜡进行复合，同时加入石墨以改善导热速率。通过差示扫描量热法测试复合后的相变温度和相变焓。
1、材料制备
1.1 原料
本实验选取两种不同熔点的石蜡做相变材料，分别为石蜡80（熔点为80°）和石蜡100（熔点为100°）。原材料来自中国石油化工股份有限公司。选用细度为10000目的石墨，来自青岛金来石墨有限公司。
1.2 制备过程
1.2.1 主要设备
本实验的主要设备有电炉、石棉网、电子秤、烧杯、玻璃棒。
1.2.2 制备过程
本实验的具体制备方法采用熔融共混法，是将石蜡与石墨以一定的质量比在较高温度下熔解搅拌，使两种材料均匀混合，然后降温冷却。
（1）用电子秤分别称取石蜡80（2份，各5g）、石蜡110（2份，各5g）
（2）将石棉网放电炉上，打开电炉；
（3）取一份石蜡80和和石蜡110倒入1号烧杯，用电炉对烧杯进行加热，同时用玻璃棒缓慢搅拌，直到熔融；
（4）停止加热，直至复合物冷却凝固，由此得到复合石蜡，即样品3。
（5）再取一份石蜡80和和石蜡110倒入2号烧杯，用电炉对烧杯进行加热，用玻璃棒缓慢搅拌，直到熔融；
（6）再往加热的烧杯加入0.2g石墨，快速搅拌，让石蜡与石墨充分融合；
（7）停止加热，直至复合物冷却凝固，得到样品4；
（8）实验结束。
1.3 石蜡/石墨复合相变材料形态表征
制成的复合物石蜡80/石蜡110和石蜡80/石蜡110/石墨用数码相机拍摄得到如图1和图2所示。
图1 石蜡80/石蜡110图2 石蜡80/石蜡110/石墨
Fig 1 Paraffin 80/ Paraffin 110Fig 2 Paraffin 80/ Paraffin 110/ Graphite
从图中可看出，复合物表观透亮、均匀，说明熔合均匀，已制备出符合预期的复合相变材料。
2.热学性能测试
利用差示扫描量热仪对4个样品的热学性能进行研究，即石蜡80（样品1）、石蜡110（样品2）、石蜡80/石蜡110（样品3）、石蜡80/石蜡110/石墨（样品4）。
每一个样品的测试量为8～10mg，测试温度从0～300℃，升温速率10℃/min。本实验的测试过程是将样品装入标准铝坩埚，然后放入DSC测试仪器中。先从室温升温至300℃保温然后自然降温至室温，就完成一次测试，得到DSC曲线。4个试样的DSC测试结果显示在图3中。我们将其热学指标总结在表1中。
从表1中可以看出，相较于石蜡的相变温度，石蜡和石墨复合而成的相变材料相变温度变化不大。石蜡80的的相变焓为167.6j/g，石蜡110的相变焓为168.0j/g，石蜡80/石蜡110的相变焓为173.5j/g，石蜡80/石蜡110/石墨的相变焓为172.3j/g。对比相变焓的变化，石蜡/石墨复合相变材料有所变化，但变化很小，说明复合相变材料具有较大的蓄热能力，对单位质量石蜡的蓄热能力影响很小。
3.结论
本论文经过实验设计和分析测试，顺利完成了预定的各项研究工作，制备得到石蜡/石墨复合相变材料，提高了传热性能。验证了石蜡/石墨复合相变材料仍然具有石蜡相变焓高、储热能力强的特点。
[参考文献]
[1]杨树，叶莹.聚乙二醇/聚丙烯定形相变材料的制备及表征[J].纺织学报，2013，34（7）.
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[3]MEHLING H，HIEBLER S，ZIEGLER F.Latent Heat Storage Using a PCM-Graphite Composite Material[M].Stuttgart，Germlly：TERRASTOCK，2000.
[4]YE Hong，GE Xueshi.Preparation of polyethylene-paraffin compound as a form-stable solid-liquid pbase change material[J]. Solar Energy Materials&Solar Cells，2000，64：37-44.
关键词：相变材料；公交候车亭；温度调节；候车环境
发展城市公共交通不仅能够缓解城市交通拥堵的情况，也能改善城市人居环境，促进城市可持续发展[1]。城市公交发达水平不仅体现在乘车的便捷性上，还体现在候车过程的舒适程度上，乘客候车的心情愉悦程度在很大程度上会受到公交站点环境和秩序的影响。公共汽车是公共交通的重要组成部分，作为公共交通载体的一部分，它承担着人们日常出行的重任，对人们生活的影响显而易见，不论是在学习、工作上，还是娱乐上，公交车都是人们出行的重要选择[2]。在实际生活中，许多公交站台存在候车环境差、服务水平低等问题，比如公交站台太小，不能很好的遮风避雨；酷暑时候车环境炎热，冬天则较为寒冷。但是，如果为每个公交站都安装空调，改善乘客的候车体验，则成本高昂。城市公共交通系统的发展水平与城市建设水平紧密相关，公交站台和候车亭是城市品位及其“亲和度”的直接体现[3]。着眼于建筑材料的革新，在节能环保的条件下提高人们的候车舒适度，运用相变材料改造公交候车亭，提升公交候车亭环境的舒适程度，能够增强公共交通的吸引力，促进公交优先实际落地。近年来，开发适宜的相变材料，明确相变温度，得到了人们的高度关注，许多相变材料都投入到实际运用中，取得了良好的效果[4]。选用CaCl2•6H2O这种相变材料，其相变温度点为22～28℃，接近于人体舒适温度，生产工艺简单，成本低廉，适用于城市公交候车亭的大规模改造工程。
1公交候车亭的结构形式优化
出于人性化考虑，公交候车亭的优化设计是非常重要的。在现实生活中，许多候车亭不能为人们遮阳避雨，人们候车时难以抵挡酷暑与严寒，且空间狭小。特别是在不良天气条件下，经常出现拥挤的情况，导致许多乘客“站外候车”，候车秩序混乱，公交服务水平低下。基于人因工程学的考量，理想的公交候车亭尺寸如下：候车亭棚顶高度：我国99%的成年男子中指指尖上举高在230.9cm以下，考虑到极端身高个体性差异，可将候车亭高度建到245cm左右[5]。候车亭宽度：考虑到站点客流比较大，候车亭内容纳3排乘客。人体男性胸厚最大约261mm，女性最大约260mm，近体学的个人距离近段约为60cm，总宽约为1.98m[6]。候车亭长度：根据该站点的乘车需求大小而定，取8m。顶棚形状：采用前高后低的形状，使雨水尽量往后侧排出，以充分保障乘客的避雨环境。顶棚上加层：距离棚顶5cm。我国夏季炎热地区，如重庆的地面温度经常达到50℃以上，金属板面温度更高，所以，可以在候车亭顶棚设置空气加层，以阻碍棚顶高温传递。顶棚下加层：与棚顶距离20cm，采用Q460高强度钢板，其广泛用于大型船舶、桥梁等大型工程结构和载荷比较大的轻型结构，以承载棚顶相变材料的负荷。相变材料安置盒：采用强度稍低的普通建筑钢板，根据候车亭尺寸做成顶部带盖可开关的长方体，内层铺满导热橡胶，将相变材料安置在内，定期检查和更换，外面安装滑轮，便于取出，平时可锁住。相变材料安置盒。两侧与后墙运用相变材料改造，前面敞开露天部分可采用透明门帘遮挡、保温，并在中间留有入口。相变制冷不同于空调制冷，其物理状态会随着温度的变化不停变化，不断吸收或者释放并且存储热量。候车亭的概念设计如，半封闭式候车亭设计。
2基于相变材料的候车亭温度调节
2.1相变材料的选择
在选择相变材料时，要注意以下几点内容：①相变材料必须具有较大的储能容量，且产生单位相变热量变化时体积变化也比较小。②特定的相变温度必须适合具体的应用要求。对于公交候车亭的改造，站在乘客的角度来说，相变温度最好保持在20～28℃之间，在这个温度区间内，人的舒适度比较好，有利于人体机能的正常运转。③相变材料必须具有适宜的传导系数，大多数情况下能够快速吸收、释放热量。④必须具有正确的相变过程，其过程必须完全可逆，且热量变化的方向仅仅以温度决定。⑤相变材料必须具有良好的化学和物理稳定性，无毒无污染、安全、可靠，可反复循环使用，寿命长。⑥原料来源广泛，成本比较低，生产工艺简单。在无机相变材料中，对于硫酸钠、醋酸钠、磷酸盐类物质，其相变温度高于30℃，不符合用于公交候车亭改造的温度要求；在有机相变材料中，石蜡当中正十七烷的相变温度为22℃，比较理想，但是，其易燃且制取正十七烷的成本比较高[7]。石蜡受热易膨胀，用于长期处于露天室外环境的公交候车亭来说不耐久，易损坏。各脂肪酸类相变材料同样由于相变温度点不适宜，所以，不被广泛使用。而其他复合及其高分子材料价格昂贵，成本比较高，大规模使用不经济。综合对比各种类型的相变材料，最终选用成本比较低、工艺简单、相变潜热也比较大（180J/g）的CaCl2•6H2O作为相变材料。CaCl2•6H2O的熔点为29℃，密度为1.7g/cm3，是一种无机、固液型、低温的相变材料，无污染、无腐蚀、安全无毒，其相变温度最接近于人体舒适的温度，比温度适宜的有机正烷烃制备成本低，工艺更简单。但是，氯化钙的含水盐存在过冷现象，即降温过程的相变温度低于升温过程的相变温度，需添加防过冷剂，使其更接近于室温
2.2相变候车亭的工作过程
由相关文献可知，加入了质量分数为3%的Ba（OH）2作为防过冷剂的CaCl2•6H2O，在28.1℃，即常温下，室温低于其相变温度点，墙体内的六水氯化钙为固体[9]。当亭内温度高于28.1℃，相变材料开始从环境中吸热，随着热量的渐渐积累，CaCl2•6H2O晶体开始由固态向液态发生相变，使亭内的温度慢慢趋近于28.1℃这一较为舒适的温度；反之，当温度低于28.1℃，CaCl2•6H2O储蓄的能量开始释放，大量的相变热转移到环境中，使候车亭内的温度升高。整个
2.3相变候车亭的温度调节效能
此前假设的公交候车亭长8m，宽1.98m，高2.45m，相变砂浆厚度0.02m，得到热量计算公式为[8]：Q＝Cp1×m1×θ＋Cp2×m2×θ.（1）式（1）中：Q为相变保温砂浆放出或者吸收的热量；Cp1和Cp2分别为干燥空气、相变砂浆的比热容；m1和m2分别为干燥空气、相变砂浆的质量；θ为室内空气温度变化。质量计算公式为：.HQm（2）式（2）中：m为所需相变材料质量；H为相变潜热。在标准状况下，干燥空气的密度P空为1.293kg/m3，当温度为26.85℃时，空气的定压比热容C1空为1.005kJ/（kg•K）。假定混合砂浆干密度P砂为1300kg/m3，比热容C1砂为0.84kJ/（kg•K），将相关数值带入公式（1）（2）中，可得：Q＝1.005×1.293×1×38.808m3＋1300×0.84×0.02×（1.98×2.45×2＋8×1.98＋8×2.45）≈1036.33kJ。m＝1036.33/180≈5.76kg。经过计算，得到候车亭室内空气发生1℃的温度变化，相变保温砂浆需放出或吸收的热量为1036.33kJ，六水氯化钙相变材料的相变潜热为180kJ/kg，所需相变材料质量为5.76kg。由此可知，改建一个公交候车亭，其升高或降低1℃需5.76kg六水氯化钙相变材料。在重庆，假设室内最高温度为40℃，当温度从40℃降到28.1℃时，需要密度为1.7g/cm3的CaCl2•6H2O68.554kg，算得其需要的体积为0.04m3。排除两侧墙体相变材料，顶部预备的相变材料空间为3.2m3，足以容纳且还有大幅剩余。
3相变公交候车亭的维护
在实际运营过程中，如果温度一直比较高，相变材料的量不足以满足不断制冷或制热的要求，则需要人员每天定时检查、更换并维护，将已经完全变化且不能通过温度自动调节回原状态的相变材料回收且进行降温处理，并为公交亭内加入新的相变材料，以满足其温度调节的要求。在公交站台旁边建一个体积为1.5m3的地窖，在维护过程中，人工将温度过高的材料放到地窖里面自然降温。在实际工作中，可以将此任务外包给有此意愿的相变材料生产企业，在生产的同时派出人员维护，工资从新增客流公交费里抽取一部分提成，使候车亭的整个链条形成良性循环。这样做，生产企业不仅提高了材料的销量，还促进了经济效益的提升，同时，公共交通部门也促进了就业，造福于社会，以此解决温度调节的“续航”问题。
4结束语
相变材料寿命长，来源广泛，成本比较低，生产工艺简单，相变时，能够快速吸收、释放热量，刚好可以满足调节候车亭温度的需要，比较实用。将相变材料运用到候车亭上，在候车亭的自身设计构造上做出更合理的优化设计，以满足选择公交出行的乘客的需求，让他们有良好的体验。虽然城市公交候车亭改建成本比较高，涉及因素比较多，大规模推广困难，但是，仍可在旅游区、景区、CBD客流比较大的区域进行局部改善，为人们的观光、娱乐、休闲活动提供与之相匹配的一体化服务，让人们有良好的出行体验。
参考文献：
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关键词：建筑节能材料；相变蓄热材料；膨胀石墨
就国内外相关研究，孙婉纯等学者指出相变储热单元可减小室内温度波动，提升室内环境热舒适性，降低建筑能耗；陈超等学者提出了新型相变储能墙板，发现普通房间的北墙内表面利用PCM可有效提升室内热舒适性，可提升太阳辐射利用率，若选择合适PCM，供暖季节节能率高达17%以上；王慧儒等学者基于变分原理，推算出了组合式相变最佳融化温度表达式，探究了相变材料对于耗散热阻与蓄热性能的影响作用，为组合式相变材料选择、流动、结构参数设计奠定了理论依据[1]。在此基础上，本文针对以石墨改善熔融盐导热性能，基于熔融盐与石墨制备了建筑节能用复合相变蓄热材料。
1建筑节能用复合相变蓄热材料制备
1.1材料制备
以电子天平称取53.54gKNO3与45.63gNaNO3，放在干净容器内，并把容器放置于自动搅拌器[2]，通过1680r/min速度混合搅拌，然后加热至熔融状态，再冷却结晶，以获取相变蓄热材料NaNO3-KNO3。再称取1g膨胀石墨，在搅拌方式下与相变蓄热材料充分混合[3]，加热至600℃，完全熔融，然后冷却于室温状态，从而获取复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG。
1.2测试方法
以扫描电子显微镜为性能测试设备。扫描电子显微镜测试基于不同倍率的相变蓄热材料与复合相变蓄热材料SEM图像[6]，通过图像可由微观结构对膨胀石墨在复合相变蓄热材料传热性能中的影响进行详细分析。
2建筑节能用复合相变蓄热材料性能
以扫描电子显微镜放大相变蓄热材料NaNO3-KNO3，以获取不同SEM图像。相变蓄热材料NaNO3-KNO3放大到1×103倍之后，其中不同粒子则表现为块状与饼状，彼此间几何尺寸差异显著，且局部粒子之间有所粘连[8]，而其他粒子之间则保持着间距。KNO3粒子形状主要为块状和饼状，相对分散；NaNO3粒子主要为大块状，彼此粘连。由图1(b)～(e)可以发现，在放大倍数逐步增加的趋势下，相变蓄热材料NaNO3-KNO3SEM图像逐渐清晰，可以看到材料表面十分平滑整洁，且粘连了颗粒状聚集体；由图1(f)可以得知，材料结构比较松散，处于相对完整的平面，散布了网状结构的絮状物，即NaNO3，而KNO3明显分层，使得太过分散的NaNO3晶体很容易分散为更加微小的晶体聚集体，但是KNO3晶体由于结构稳定，难以分散，所以NaNO3晶体粘附在KNO3晶体表层。通过扫描电子显微镜放大复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG，以获取不同SEM图像。复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG与相变蓄热材料NaNO3-KNO3的粒子形状基本一致，但是图2(a)中可以发现微小石墨颗粒；由图2(a)～(d)可以看出，在放大倍数逐步增加形势下，复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EGSEM的图像逐渐清晰，且表面光滑平整，可隐隐看到石墨颗粒分布状态，尤其是放大2×104倍的情况下，可清晰看到石墨颗粒均匀分布于复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG表层；由图2(e)可清晰看到，光滑粒子表层存在一些裂缝；由图2(f)可以得知，NaNO3晶体存在网状结构，而KNO3晶体存在明显分层，受石墨颗粒影响，复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG结构十分紧密，石墨颗粒和熔融盐可充分混合。基于前文进行分析，石墨可强化相变蓄热材料NaNO3-KNO3导热性能，但是由于膨胀石墨与相变蓄热材料NaNO3-KNO3通过物理形式充分混合[10]，所以膨胀石墨对于材料NaNO3-KNO3相变温度所造成的影响非常小。
3结论
本文针对建筑节能用材料，制备了复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/EG，并基于扫描电子显微镜测试了相变蓄热材料NaNO3-KNO3与复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG性能，并就SEM图像分析了材料微观结构。结果表明，基于石墨为添加剂，可显著提升复合相变蓄热材料传热效率；石墨可强化相变蓄热材料NaNO3-KNO3导热性能，但由于膨胀石墨与相变蓄热材料以物理形式充分混合，所以膨胀石墨对于材料相变温度所造成的影响非常小。
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关键词：金属晶体 溶入析出 力学性能 防腐性能
金属材料的热处理过程是金属材料微观相结构发生固态转变的过程，固态转变是金属材料合金成分在金属晶体晶胞内的溶解析出形成的。热处理过程中金属材料冷却转变温度不同，形成不同的微观相结构，金属材料的合金成分不同，热处理以后会有不同的微观显微组织。为了满足对金属材料各种性能的要求，对金属材料进行强韧化处理，加入合金成分进行固溶强化，冷变形回复再结晶细晶强化，塑性变形增加金属材料的位错强化。金属材料强韧化处理以后，可以应用在工程和机械方面，有工程结构钢、机械制造结构钢，应用在工具制造和耐热耐高温的高科技行业，有工具钢、高温合金钢。热处理的发展有整体热处理、表面热处理、化学热处理，我国先进的热处理设备和热处理技术为我国现代化建设作出了重要贡献。
1、金属材料的微观晶体结构
金属材料都是晶体结构，如果金属在液态急冷也会形成非晶态组织。晶体有单晶体和多晶体，单晶体是单一位向的晶体，多晶体是不同位向的晶体，晶体的不同位向我们称之为晶粒。
金属材料的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格，各种晶格结构的晶体都有它的晶向指数和晶面指数。晶向指数的确定方法是建立坐标系，求坐标uvw，化整数uvw，加中括号，晶面指数的确定方法是建立坐标系，求截距、取倒数、化整数、加小括号。金属材料的微观显微组织由各个相组成，所谓相就是金属材料中结构相同、成分性能均一的组成部分。金属材料合金成分在金属晶体中固溶，金属材料晶体结构中存在空位、间隙原子，存在位错，还有晶界、相界以及表面。
2、金属材料合金成分的溶入析出理论
金属材料由金属晶体加入合金成分固溶在金属晶体的晶胞内，合金成分它们的原子以分子间力、金属键、共价键、离子键的结合力的形式固溶。金属材料合金成分的原子在金属晶体的晶胞内的固溶位置随温度而变化，温度升高原子逐渐固溶在金属晶体的晶胞心部，快速冷却时原子析出在金属晶体的晶胞表面，金属材料的晶格结构从体心立方晶格转变成面心立方晶格和密排六方晶格。金属材料合金成分的原子从晶胞心部向晶胞表面的析出过程是微观相结构的形成过程，在热处理冷却过程中不同的冷却转变温度析出具有不同形态的相组织。从加热状态快速冷却至室温的金属材料晶格结构之间的转变我们称之为金属材料的相变。
金属材料的热处理过程是金属材料加热、保温和快速冷却的过程，在热处理加热过程中，随着温度的升高，金属材料的合金成分在金属晶体晶胞内的溶入度不断增大，从加热保温状态以一定的冷却速度冷却，随着金属材料合金成分在金属晶体晶胞内的溶入度迅速减小，合金成分析出在金属晶体的晶胞表面，在室温下可以从电子显微镜观察到不同的微观相组织。
3、金属材料合金成分和力学性能
金属材料中的合金成分可以增加金属材料的强度。金属材料合金成分不同，原子之间的结合力不同，则金属材料的力学性能不同。纯金属只有一种金属原子，它们原子之间的结合力我们称之为分子间力。如果固溶的合金元素是金属元素，则固溶的合金元素之间形成金属键，如果固溶的合金元素是金属元素和非金属元素，则形成共价键，两个原子各提供一个价电子形成的共价键称为一般共价键，由一个原子单独提供价电子形成的共价键称为配位共价键。如果固溶的合金原子结合力强形成离子键，离子键是金属原子的核外电子进入非金属原子的核外电子轨道形成离子键化合物。
在热处理中，同样的冷却转变温度不同的金属材料有不同的微观析出形态，这和金属材料原子之间的结合力有关，原子之间的结合力不同原子析出速度不同，形成不同的微观相结构，材料因此具有不同的强度、硬度等力学性能。
4、金属材料原子的结合力和防腐蚀性
金属材料要具有很强的抗氧化和抗腐蚀的能力。空气、蒸汽、水属于弱腐蚀介质，酸、碱、盐属于化学侵蚀性介质。在金属材料中间隙固溶的合金原子之间存在结合力，如果金属晶体的原子和合金成分原子之间也存在结合力，则间隙固溶的合金成分的原子能量增加，间隙原子置换出金属晶体的原子，置换出的金属原子进入金属晶体的空位或表面，进入表面的金属晶体原子和弱腐蚀介质或者化学浸蚀性介质的原子结合形成化合物，金属材料就会被氧化腐蚀。
如何防止金属材料氧化腐蚀，就是要防止金属材料的金属晶体的原子被合金原子置换。金属材料的合金原子固溶后由于间隙固溶原子会造成晶格绮变，原子核对电子的束缚力很大，形成自由电子可能性很小，而间隙固溶的原子核外电子轨道的重叠很多，能形成稳定的化学键。如果合金材料中加入一种金属合金元素则金属原子之间以分子间力的形式形成稳定的固溶体。如果加入两种不同的金属合金元素则形成稳定的金属键固溶体，如果加入两种合金元素一种是金属一种是非金属，则形成稳定的共价键化合物或离子键化合物固溶体。如果是两种合金元素则原子数要相同，否则多余的合金原子容易和金属晶体的原子形成结合力，容易置换出金属晶体的原子，造成氧化腐蚀。我们可以用原子之间结合力的方式设计合金成获得
具有优良性能的金属材料。
5、金属材料微观相结构的相变理论
金属材料在热处理中同一个相变温度则形成单相组织，不同相变温度则形成多相组织。以铁碳合金的热处理微观显微组织分析，亚共析钢缓慢冷却得到铁素体和珠光体组织。铁素体是白色的块状组织，珠光体是黑色的片状组织。铁素体和珠光体的形成是金属材料加热、保温、冷却过程中，合金成分从金属晶体的晶胞内析出在金属晶体的晶胞表面，由于在加热的高温状态缓慢冷却因此金属材料的冷却转变温度高，原子的析出速度慢，析出的合金成分慢慢聚集形成珠光体片状组织，合金成分含量很少的晶胞形成白色的铁素体块状组织。
如果热处理过程中金属材料的冷却速度快，冷却转变温度低，原子的析出速度快。如果贝氏体冷却转变温度偏高则金属材料合金成分的原子在金属晶体的晶胞表面析出形成羽毛状的上贝氏体组织，如果贝氏体冷却转变温度偏低则形成针状或竹叶状的下贝氏体组织。
如果金属材料在冷却介质中快速冷却，原子的析出速度快，因此合金成分在很短的时间内快速析出在金属晶体的晶胞表面形成板条状马氏体组织。在板条状马氏体组织形成的同时，出现残余奥氏体组织，残余奥氏体组织是金属材料合金成分析出在金属晶体晶胞表面以后的组织。
6、结论
（1）金属材料的合金成分固溶在金属晶体的晶胞内，在热处理过程中随着温度的变化合金成分在金属晶体的晶胞内溶入析出，金属晶体的晶格结构从合金成分溶入金属晶体晶胞心部的体心立方晶格转变成合金成分析出在金属晶体晶胞表面的面心立方晶格和密排六方晶格。
（2）金属材料间隙固溶的金属或非金属原子由于原子核对电子轨道电子的束缚力大，电子轨道的重叠较多，如果合金成分的金属或非金属的原子配位数相同，则可以形成稳定的固溶体。如果可以避免金属晶体的原子被置换，有效防止金属材料的氧化腐蚀。
（3）微观显微组织的相结构是在热处理中合金成分的原子在金属晶体的晶胞表面析出形成的。不同的过冷转变温度析出具有不同形态的相结构。金属材料在热处理过程中金属晶体晶格结构的转变我们称之为相变。
关键词：相变；保温材料；建筑；节能；工程
一、前言
在建筑施工过程中随着新工艺和新技术的不断发展，保温材料在建筑中的应用也越加的广泛，在建筑施工过程中相变保温材料作为一种新的保温材料正在被广泛的使用。
二、保温材料特点
1、真空隔热板。在以往建筑工程项目的建设过程中，所用的保温材料，其厚度相对比较大，易减少层和层之间的距离，出现窗洞不断加深等各种问题，为有效地解决这些问题，出现了一种新的保温材料，即真空隔热板，该材料自身较薄，同时所排放的CO量也较小，在其外表面裹有相应的纸质与金属外壳，在壳间形成真空，且填充了纤维、压缩硅酸盐与泡沫塑料等，其中所填充的这种纤维为多孔。真空隔热板作为一种高效且新型的材料，其应用前景非常广泛。
2、复合型硅酸岩保温材料。该材料含有硅酸盐、铝以及镁等物质，是一种非金属的矿物基料，通过添加相应的辅助原料与化学添加剂，借助于新技术以及新工艺的应用制造而成。纵观我国当前建筑材料市场，这种材料是当前最为理想的一种保温材料，其导热系数相对较低、用料厚度也比较少且热损也比较小，具有无毒特性，不会对设备造成腐蚀，也不会对环境造成污染，属于一种高效保温且轻质性的材料。除此之外，相对于其他类型的保温材料而言，该材料还具有无粉尘与无刺激等特点，能够对其进行任意地裁剪，便于施工等。
三、外墙保温特点
不同的建筑在节能上的要求不同，根据节能标准在施工时将保温材料同墙体固定复合，通过该种方式降低建筑墙体的导热系数，达到隔热的目的，使得建筑具有更好的保温能力。保温材料大多为导热系数较低的块材或者松散材料，可以通过直接粘附于墙上的办法进行安装，也可以将材料同外装饰一齐挂在墙面上。外墙保温分为三种：外保温、夹心保温以及内保温，就保温效果而言，外保温效果最佳。以下就外保温特点展开叙述：
1、外保温能够消除热桥效应。
2、建筑采用外保温的形式后，能够使得室内贮存更多热量，这是由于保温材料内部实体墙热容较大，因而可以达到保温的目的。
3、对外保温加强后，以室内热环境保持为前提对室温做适当的降低，不但能够保证室内环境温度的适宜，同时还能够降低能耗，以此节约能源减少采暖负荷。
4、由于墙体外添加了外保温材料，因此建筑内部的主体墙温度会相对较高，从而湿度相对较低。由于保温材料的导热系数较小因此主体墙热应力减小，因而裂缝、变形以及破损等主体墙的病害出现几率就会相对降低。
5、外墙保温优点概述：
（1）外墙保温从技术结构上分析能够减少外界环境（降水、紫外线、温度等）对主体结构造成的不良影响。
（2）扩大使用空间。由于外墙保温材料设置在外部，因此会节约内部空间。
（3）在旧房改造中能够发巨大的优势，且不会干扰人们的正常生活。
四、相变保温材料在建筑工程节能技术中的应用
1、相变保温材料在建筑工程中的应用特点
在建筑工程的施工建设中，采用相变保温材料能够大大提升工程的施工效率、促进工作进度和增加工程效益，这也给我国的可持续发展和建设和谐社会提供了新的途径，同时这也是可持续发展观念和建设和谐社会主义目标的主要途径。变形保温材料在建筑工程中的主要特点有如下几点。
（1）新型保温材料
一些性能良好的节能保温材料对于建筑的保温起到了很好的作用，这也让现代建筑实现了大规模的节能目标。且在国外，一些发达国家已经在建筑节能保温材料方面取得了突破性的成果。
（2）红外热反射技术
红外热反射技术是最近新兴保温技术，它的工作原理是通过在建筑物的内部或者外表以及护结构的空气间层中通过采用高纯度的铝箔或者其他的一些高效热反射材料，将绝大部分的红外线反射回去，从而达到隔绝建筑物内部热量的散失、提高居住环境的舒适程度的目的。
2、配制浆料
保温浆料需要专业人员来配制，这样才不会出现搅拌不匀而出现保温效果失常的情况。
3、抹底层相变节能材料
保温层应当分成三次涂抹，且每一次的厚度应当控制在10～12mm左右。每次涂抹的间隔时间也不能太短，这样才能够保证涂抹层的稳定性。
五、相变材料与隔热材料的具体应用
节能环保意识的逐渐增强，促使人们对房屋建筑质量在节能环保方面的要求有所提高，建筑市场对保温隔热型环保材料的应用也变得更加重视。随着深入探索与实践，隔热保温材料在墙体中的应用理论和技术日益完善和成熟。外墙保温材料的应用主要分为三类：内保温、外保温以及空夹心复合型墙体保温。外墙保温材料的应用使得建筑节能环保效果有了大幅度的提高。由于保温隔热材料自身导热系数低、构成材质强，热稳定性极佳，同时耐火、耐气候性强等特点，因此较之一般材料，具有非常显著的优越性。特别是保温隔热材料具备良好的抗压性、耐火性，极其适合现代建筑的实际需求。目前市场中还有一些玻璃材料，具有非常良好的保温效果，而且种类日益繁多，比如吸热玻璃、调光玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃等，在实现环保节能、降低污染的同时，还能充分满足人们的个性化需求，因此在现代建筑中可以广泛利用。
基于标准房间热过程模拟的非稳态传热模型，并采用专用气象数据对相变材料的两种不同应以北京的建筑为例，就外墙的保温节能工程进行阐述。
对于被动式建筑，可充分利用白天太阳能和夜间冷风自然资源，将相变材料应用于被动式建筑中，在夏天材料可吸收室内多余热温，进而降低室内温度波动幅度，可蓄存夜间冷风量，使室内始终保持较好的舒适度。通过对北京地区建筑有外保温和无外保温、内墙为相变墙体和普通墙体的夏季室内温度变化情况进行分析发现，当内墙采用相变墙体且墙体熔点合适时，被动式建筑房间的温度在整个夏季都会满足舒适度要求，而应用隔热材料则不利于夜间散热，其降低室温的效果不明显，在某种情况下甚至会出现室外温度较低但室内温度却较高的情况。通过对冬季有外保温和无外保温、内墙为相变墙体和普通墙体的室内温度逐时变化情况进行分析发现，当被动式建筑采用的内墙为相变墙体时对室内温度的影响较小，只有在室温接近墙体熔点时才会发生相变，相变材料作用无法得到有效发挥，而隔热材料却具有良好的保温效果。综合考虑冬季、夏季外保温和相变墙体对被动式建筑室内温度的影响时，无法选择较为合适熔点的相变墙体同时满足北京地区建筑对冬夏两季舒适度的要求，虽然外保温在夏季无法发挥作用，但是在冬季具有良好的保温效果，所以采用隔热材料来提高被动式建筑舒适度更为合理。
对于相变材料与隔热材料在主动式建筑中的应用则可通过空调、采暖运行过程中的耗电量来对两者应用效果进行比较分析。主动式建筑在冬季采暖期间，采用相变蓄能式电加热地板采暖系统，白天耗电量较低，只是普通房间的20%左右，这有利于缓解白天供电紧张的情况，同时也可大大节约采暖费，而采用隔热材料时不仅耗电量低，采暖费的节约率也更高。在夏季，主动式建筑北墙采用相变墙体时，其单位面积空调冷耗量最小，相较于普通房间要低约16%，而在墙体内设置保温层或是添加相变材料空调降耗效果并不明显。虽然夏季使用相变墙体能够降低冷耗量，但是针对北京地区气象条件，其冬季采暖比重更高，由此可以推断，若综合考虑全年空调采暖耗量，选择外保温比较合适。
六、结束语
在建筑设计施工过程中我们要不断的提高节能意识，在建筑施工中应用新工艺和新技术来提高节能效果。
参考文献：
关键词：相变储能；复合技术；节能
Abstract: Inductive analysis of phase change energy storage room features and construction forms, review of energy conservation technology research status in phase change energy storage room in the composite phase change wall of passive solar house, phase change energy storage electric floor heating, pointed out that the phase change energy storage room and renewable natural energy utilization and technology research.
Key words: phase change energy storage; composite technology; energy saving
中图分类号：TU2文献标识码：A
引言
建筑围护结构作为室内外环境的分界面, 承担的功能主要有视野、采光、遮阳与隔热、保温(散热)、通风和隔声六大方面, 将相变材料融入建筑维护结构进而改进建筑围护结构形式与热性能, 是建筑节能的重要途径，成为近些年建筑节能工作的一个亮点。相变储能房间在提高房间热舒适性、减少暖通空调能耗以及调节城市电网昼夜电力峰谷差方面展示了其独特的引人关注的优势。
1.相变储能房间构建形式与特点
相变材料具有潜热蓄热密度大，蓄放热过程近似绝热，传热温差小的优点。将相变材料融入建筑维护结构就构成了相变储能房间，它可以缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾，对建筑物的供暖，空调负荷起到削峰填谷的作用。相变材料与建筑材料相结合不仅可以缩小冷热源的规模，节约初投资，而且，由于电网负荷峰谷电价分计制的实行，还可以降低供暖、空调系统的运行费用。
2.典型相变储能房间节能技术
2.1 复合相变墙体被动式太阳房
将相变材料复合到现有建材中, 可以在建筑承重增加较小的条件下有效增大建筑热惯性, 减小室内温度波动, 改善房间热性能。 按照蓄能的方式可分为被动蓄能式相变建筑围护结构和主动蓄能式相变建筑围护结构。 被动蓄能式建筑围护结构主要依靠室温的变化或接受太阳辐射热流等方式吸收和释放热量。
人们分析了采用相变墙建筑适用的气候条件, 并通过数值方法模拟和评价了相变墙房间在我国不同气候地区的使用效果, 说明了相变墙建筑在我国不同地区使用的优点和局限性, 并对给定的气象条件和相变墙房间, 讨论了夏季“空调”型相变墙的优化设计方法。
2.2相变储能耗电地板采暖
2.2.1 相变储能地板直接电采暖技术
相变储能地板直接电采暖就是将晚间廉价电能转化成热能储存在相变材料中，白天的时候相变材料凝固放热提供采暖热能。冯国会等人[16]研制出了一种电采暖相变储能地板，所选相变材料为48号石蜡，设定16℃室温时，相变材料所蓄存的热量可以供白天9个小时使用，移峰填谷效率为53％，具有较好的节能效益。
2.2.2 相变储能电加热地板下送风技术
直接式电加热储能地板采暖虽然有一些优点，但是只适于昼夜均有人活动的住宅类建筑，在办公建筑中使用会有些浪费，相变储能电加热地板下送风技术在晚上的时候将廉价电能转化为热能，相变材料蓄存的热能在白天人们办公的时候释放采暖可以达到减少这种浪费的效果。
研究人员提出了一种利用定型相变材料蓄存夜间廉价电能，并能控制放热速率的地板下送风式相变储热电采暖系统，搭建了应用此系统的实验房间并进行了实验，结果表明该系统的蓄放热性能较好，白天的电热负荷全部转移到夜间低谷电价时段。
2.2.3相变储能夜间水源热泵采暖技术
夜间的廉价电能直接用来采暖，从一次能源利用系数的角度讲是很浪费的，如果将这个时期的电能驱动水源热泵制备热水，热能储存在相变材料中，白天的时候相变材料凝固放热提供采暖热能，不会存在“高能低用”的问题，由于热泵的COP比较高，这样的系统将会有比较好的节能和经济效益。
3.相变储能房间可再生自然能源利用
3.1 研究存在问题
相变储能构件热性能和配置方式的研究可以优化维护结构的热物性参数，大大增强维护结构的衰减和延迟作用，所起作用有以下几点：（1）在部分地区以及广大大地区的特定时间段，不采用或少采用采暖或空调就可以达到舒适温度；（2）使用相变墙板能使采暖设备容量选型减少约1/3-1/2；（3）在采暖和空调的过程中，结合相变储能技术就可以大大减少常规能源的消耗；（4）更进一步而言，相变储能技术与可再生自然能源的利用可以极大的降低建筑能耗甚至不用消耗常规能源。
相变储能房间可再生自然能源的利用主要包括冬季太阳能采暖和夏季夜间蓄冷两个方面，尽管都有学者进行了研究，但是存在以下问题：（1）限于市场上没有成熟的太阳能空气集热器产品，相变储能技术与太阳能热空气采暖技术在常规建筑房间中的集成与应用存在瓶颈。（2）太阳能热水采暖系统的应用趋向成熟，但是与相变储能构件在建筑中的集成应用还缺乏实际研究，且储能作用对太阳能热水采暖系统的影响以及整套系统的优化都需要进行研究。（3）夏季夜间通风蓄冷的技术手段不多也不够成熟，利用空调蓄冷的研究在国内更为少见。(4) 相变储能房间可再生自然能源利用的系统冬夏季都可以发挥作用的研究有待进行，比方相变材料在冬季太阳能采暖和夏季夜间蓄冷中都能发挥作用，或者通过材料简单替换就可以实现系统冬夏两用。
3.2 研究潜能
相变墙房间可再生能源的利用需要研究的内容很多，节能潜力巨大。笔者结合所在课题组的研究基础，提出了理想的原始系统集成方案：a.对储能式太阳能热风系统而言，墙体由普通墙部分和相变墙部分组成，相变墙部分应该是有中空结构，在墙体的外侧是太阳能空气集热装置，当相变墙体蓄热达到饱和之后，集热板下侧的盖板开启，送风口停止向蓄热墙送风，开始向房间送被加热的外部新风。b.对储能式太阳能热水系统而言，热水在外部太阳能热水集热模块与室内储能地板（或墙体）间直接循环，最大程度利用太阳热能。白天相变墙体和地板蓄热，晚上通过辐射方式，向房间散热。c.采暖季节出现阴雨天，采用夜间廉价电能或者生物质燃料锅炉采暖。d.相变墙体（或地板）在夏季可以实现夜间蓄冷或者单体空调蓄冷。
4.结论
（1）相变储能房间节能技术涵盖面广，各方面都有人进行研究，其中模拟和在小尺寸样板房上的实验研究居多，在普通商用、民用甚至工业用建筑中使用相变储能技术的研究工作应该深入。
（2）相变储能房间技术的研究一般比较单一，技术集成研究有待突破。
（3）相变墙房间可再生能源的利用技术方面的研究较为薄弱，具有极大节能和研究潜力。
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关键词：FTC相变保温材料；施工；优缺点；效果
我单位于2012年在某地承建一栋综合楼，主要功能包括办公、会议、住宿、就餐等。建筑平面布置为“L”形，为三层框架结构，总建筑面积约为2500O。其地区室外气象主要参数为：
1.夏季空调室外计算温度：31.6℃；夏季空调室外计算湿球温度：21.5℃；
2.冬季采暖室外计算温度：-16℃；冬季空调室外计算温度：-19℃；
3.通风室外计算温度：夏季28℃，冬季-10℃；
4.夏季平均室外风速：2.5m/s，主导风向SSE；
5.冬季平均室外风速：1.8m/s，主导风向NNW；
6.大气压力：夏季889.6hPa，冬季902.0hPa。
由于场地处于寒冷地区，根据国家有关规定，对于寒冷地区的居住、公共建筑应采取有效节能措施，以满足建筑节能的要求。因此，我单位在施工中采用FTC相变保温材料进行外墙保温。
一 FTC相变保温材料的蓄热机理
FTC相变保温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，FTC相变保温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。
二 FTC相变保温材料的特点
1.FTC相变保温材料的适用范围
FTC相变保温材料适用于工业与民用建筑、与各类建筑的外墙外保温（涂料或贴砖等饰面）：外墙内保温；分户隔墙、吊顶、楼悌间、屋面、顶栅等需要隔声、保温隔热的部位。
2. FTC保温砂浆产品性能
潜热值≥2000
干表观密度（kg/m3）≤350
压剪粘结强度kPa≥50
抗压强度kPa≥200
线性收缩率（%）≤0.3
燃烧性能 A级
水蒸气温流密度g/（m2.h）≥1.2
当量导热系数（w/m.k）≤0.029
导热系数（w/m.k）≤0.060
建筑材料放射性核素限量 1Ra≤1.0 1r≤1.0
3. FTC保温砂浆防火性能
防火性能达到A级（不燃）。
三 FTC相变保温材料的施工工艺
1. 施工条件
（1）门窗框应安装牢固，并按设计或规范要求将四周门窗口缝塞严嵌实，门窗框应做好保护，然后用1：3水泥砂浆塞严抹平。
（2）FTC外墙保温的施工图、设计说明及其他设计文件己完成，施工作业方案已完成。
（3）墙面基层已按要求清理干净，脚手眼、临时孔洞己堵好，窗台、窗套等己补修整齐。
（4）外保温施工前根据施工方案己完成施工技术交底工作。
（5）施工现场环境温度及基层表面温度在施工中及施工后24h内均不得低于5℃，风力应不大于5级，风速不宜大于10m/s，夏季应避免阳光曝晒，严禁雨天施工。雨季施工时应做好防雨措施。
（6）外墙上人爬梯、水落管管卡、各类预埋件、空调板栏杆等已安装完毕，并预留出外保温层及饰面层厚度。
2. 基层处理
（1）对砌体填充墙进行全面检查，对脚手架孔洞采用C20细石砼进行填塞，剔除砌体表面粘接砂浆及杂物。
（2）清理混凝土墙面上残留的浮灰、脱模剂、油污等杂物及抹灰空鼓部位等。
（3）剔除柱接槎处劈裂的混凝土块、夹杂物、空鼓等，并重新进行修补；窗台挑檐按照2%用水泥砂浆找坡，外墙各种洞口用细石砼填塞密实。
（4）对墙体表面平整度、垂直度检查，超差时对突出墙面处进行剔凿打磨，对凹进部位进行找补；以确保整个墙面的平整度、垂直度满足规范要求，阴阳角方正、上下通顺。
（5）混凝土结构表面用水泥素浆扫毛，砌体结构部分将表面浮尘清除干净，做5-10mm厚1：3水泥砂浆找平层后进行保温层施工。
（6）外墙保温施工前应提前浇水湿润，确保与保温层粘结良好，不出现空鼓、裂缝现象。
3. 施工流程及方法
（1）流程
做平整度、垂直度处理贴饼、冲筋基层处理分层涂抹FTC材至设计厚度固定钢丝网涂抹FTC材料压玻纤网布喷憎水剂或抹抗裂水泥砂浆。
（2）施工作法，外墙涂饰工程做法
①做平整度垂直度处理；
②贴饼、冲筋；
③基底处理抹FTC相变保温材料15mm；
④分层抹FTC相变保温材料15mm；
⑤固定钢丝网；
⑥涂抹FTC相变保温材料15mm；
⑦压玻纤网格布；
⑧喷憎水剂（由于第一次使用此新产品，为保证质量，我单位未使用憎水剂，而采用抗裂砂浆）。
（3）配制浆料
需设专人专职进行人工搅拌保温浆料。按水与材料1：1.5（重量比）搅拌均匀，成膏状稠度适中，并有一定黏度，保温层浆料应在4h内用完。
（4）贴饼、冲筋
保温施工前必须先找好方正，用经纬仪将大角控制线放出弹好墨线，保证大角垂直度，墙面横向用水准仪将水平控制线放出弹好墨线，保证水平横向平直。根据保温设计厚度，在顶部墙面大角处固定钢线，挂垂直。根据垂直控制通线做垂直方向灰饼，再根据两垂直方向灰饼之间的通线，做墙面保温层厚度灰饼，每灰饼之间的距离（横、竖、斜向）不超过2m。灰饼可用保温浆料做，门窗口阳角等处按控制线上下做灰饼保证门窗方正及几何尺寸。
（5）抹底层FTC相变保温材料
保温层分三次进行，每次抹灰厚度最适宜一般在15mm左右。每遍时间间隔不可太短以保证每层施工质量。在墙体湿润的情况下抹底层FTC节能材料，用压尺刮平找直，用木抹板搓毛。搓毛后，全面检查其垂直度、平整度、阴阳角是否方正、顺直，发现问题及时修补（或返工）处理。
（6）抹中层FTC相变保温材料
保温层二次施工前应对底层保温进行全面检查，自检完毕后上报监理、建设单位，监理、建设单位验收合格同意后，再进行二次保温层施工，中层施工做法同底层。
（7）固定镀锌钢丝网
①待中层保温材料干燥后方可进行镀锌钢丝网的固定。
②在墙身阴、阳角处必须从两边墙身埋贴的网格布双向绕角且相互搭接，各面搭接宽度为不小于200mm。
③将大面钢丝网沿长度、水平方向绷直绷平。注意将弯曲的一面朝里放置，开始大面积的埋贴，钢丝网搭接长度均应大于40mm，搭接部位以不大于30CM的距离用镀锌铅丝将两网绑扎在一起。裁剪钢丝网过程中不得将网形成死折，在铺贴过程不得形成网兜，褶皱、翘边。
（8）安装固定件
①镀锌钢丝网采用尼龙锚栓固定件固定，按照方案要求的位
置用冲击钻钻孔，要求钻孔深度进入基层墙体内 40mm。
②固定件按水平间距450mm，垂直间距500mm设置，梅花形布置，阴阳角部位距离阴阳角200mm开始布置。
③操作时，尼龙锚栓需拧紧，使用根部带切割刀片的冲击钻，切割刀片的大小、切入深度与钉帽相一致，方可确保膨胀钉尾部膨胀部分因受力回拧膨胀使之与基体充分挤紧。
（9）抹面层FTC相变保温材料
①镀锌钢丝网固定完成后，进行面层FTC相变保温材料抹面施工，厚度在10～13mm之间。
②所有阳角部位，面层砂浆均应作成尖角，不得做成圆弧。
③面层砂浆施工应选择施工时及施工后24h没有雨的天气进行，避免雨水冲刷造成返工。
④施工时应达到贴饼、冲筋的厚度，并用大杠搓平，使墙面平整度达到要求。
（9）抹面层抗裂砂浆
面层抗裂砂浆初凝前收光时，把玻纤网格布用抹子直接铺压
在材料表面，同时收光，严禁漏铺。平面玻纤网格布之间顺序搭接，其搭接宽度80mm为宜。
四 FTC相变保温材料的优缺点分析
优点：
1.节能效果好
突破传统保温材料单一热阻性能，具有热熔性和热阻性两大绝热性。通过二元相变原理，相变潜热值大，具有较高蓄热密度，蓄、放热过程近似等温的特点，节能效果明显。经国家权威部门检测3.8cm厚FTC相变保温材料优于5cm厚挤塑板保温性能，达到节能65%要求。从而，为建筑节能提供新的可靠途径。经国家建设部科技成果鉴定：相变保温材料引进了相变蓄能机理，潜热值较大，通过材料相变，熔化吸热，凝结放热使室内温度相对平衡，达到建筑节能，推广后会有较好的社会和经济效益，该项研究成果对相变蓄能在建筑相关应用领域有技术方面的推进，具有国内先进水平。
2. 安全可靠
相变材料与基底整体粘结，随意性好，无空腔，避免负风压撕裂和脱落。有效克服板材拼接后边肋、阳角外翘变形面砖脱落等问题。材料中有机物与主墙基底存在的游离酸反应，形成化合物，渗入主墙微孔隙中，形成共同体，确保干态粘结性，并改善湿态粘结保值率，具有极好粘结性。选用空心微珠、天然无机纤维等保温原材料，使其结构中形成无数封闭的憎水性微孔隙空腔结构，作为相变材料载体，可确保相变材料长期稳定实用性。FTC相变保温材料的硅氧四面体组织结构，干燥成型后在水中浸泡不松散、不回性、不粉化、不变形，可确保其耐久的使用寿命。热、冬季保温均可起到平衡作用。在新楼装饰和旧楼改造中，克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病。
3. 抗裂防潮
相变材料上墙后料体呈纤维网状结构，拉力强，整体性牢固，有效防止裂缝产生。料体具有湿呼吸性，可有效防止外墙基底因冷热温差产生的结凝水夏季向外释放，并防止外饰层表面裂缝产生；冬季防止外饰层冰胀产生裂缝。同时克服因基底潮湿而产生的空鼓、脱落现象。
4. 吸声降噪
料体中存在的众多层次的不相贯穿的中空结构，有效减缓小震动源、撞击声波传递，降低噪声分贝数。在分户隔墙、顶棚、地板等部位使用，具有隔声效果，减少城市噪音对人体的危害。
5. 灭菌防毒
相变材料中含有纯天然香萜和香醇物质，具有驱虫、灭菌、除臭作用，同时具有防析碱功能，可提高居住环境卫生要求。绿色环保相变节能材料经严格检测，系无腐蚀、无污染、无放射、无异味、无任何毒害的环保型产品。
6. A级防火不燃
相变材料经专项测试为A类不燃级材料，使用范围不受限制，符合各类建筑防火要求。施工简捷，手工抹置，方便快捷，是基底抹灰理想的替代品。
缺点：
1.成本偏高；
2.骨料粒径较大，造成施工难度很高，平整度非常差，阴阳角很难施工。
3.FTC相变保温材料因相变材料相变潜热有限，从而导致其导热系数在长高温或长低温环境下会出急剧的增长（3-4倍左右），导致其保温性能剧烈下降。
4.FTC相变保温材料在长期使用过程中会出现部分相变材料泄露，导致保温性能严重下降，并会引起室内污染。
总体来说，FTC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。尤其适用于我国西北及北部的寒冷地区使用。
参考文献
[1]生产标准：GB/T20473―2006《建筑保温砂浆》
[2]消防标准：GB8624―2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》
[3]施工标准：GB50574―2010《墙体材料应用统一技术规范》
【关键词】空调器；节能；储能；自然冷源
我国自然冷源十分丰富，气温低于25℃的平均时间占全年的79%，平均昼夜温差达到9℃，自然冷量的高效储存与利用成为降低空调能耗的有效手段[1]。新型节能技术要实现的目标：充分利用自然冷源现节约能源，克服传统空调不能利用自然冷源、效率低的缺点，开发集自然冷源储存、低谷电能利用、高效节能于一体的新型相变储能空调设备，大幅提高空调的节能效果。新型相变储能空调设备能够获得相变储能、自然冷空气与制冷技术联合控制运行的最佳效果，综合能效比（EER）优于传统空调，对节能降耗技术的发展有重要意义。
本文简要介绍了相变储能室内结构模型、相变储能材料选用以及空调设备基本运行模式，从这三方面探究储能技术在分体落地式空调器上的应用。
1 相变储能室内机结构模型
以落地式空调内机结构为模型，相对于传统的结构，增加了相变储能模块，自然冷源进风口。传统的结构气体通过离心风机的带动下从室内侧进风口进入，经过换热器模块冷却后再从出风口排出，以达到调节室内空气温度，其特点结构简单，控制运行单一，不能有效利用室外侧的自然冷源。
新型的结构如图1所示，增加了相变储能模块及自然冷源进风口，当外侧环境温度在所需的温度区间时，室内侧进风口关闭，自然冷源进风口开启，外侧制冷设备关闭，直接利用自然冷空气来对室内温度进行调节，并且由相变储能模块储存冷空气所带来的冷量。另一方面，当运行到低谷电量区间，优化模糊控制逻辑，调节室内侧出风口开度大小，匹配室内温度过程中同时对相变储能模块储能。
2 相变储能材料选用
研究利用相变材料蓄能密度大、蓄放热过程近似等温的特点，可对不连续、不稳定的能量进行充分利用，以调整控制工作源或相变材料周围环境的温度，达到能量储存和释放及调节能量供给与需求失配的目的[2]。无机盐相变材料，具有高体积储冷密度，制成块状可很好与落地式空调器内机结构结合，且易于安装维护。
无机盐溶液相变材料，是一种固-液相变材料，其优点是价格便宜，其温度区间在-20～200℃[3]，可足够运用在自然冷源的相变储能中。在实际运用中，通过建立无机盐溶液相变材料各温度区间储能的数学模型，结合基础制冷运行模型参数，开展实验验证，检测其储放热实验，优化处理。
3 空调基本运行模式
运用模糊控制智能匹配多种温度区间以其达到最佳效果，以下简要介绍其基本运行模式：
3.1 当室内侧环境T内环≥T设+T'℃时，设备进入制冷运行，离心风机按设定风速投入运行，同时检测室外侧环境温度T外环。
1）当室外侧环境温度T外环>匹配温度T0时，进入用电制冷模式运行，此时外机按设定运行，室内侧进风口打开，自然冷源进风口关闭。
2）当匹配温度T1≥室外侧环境温度T外环≥匹配温度T2时：
（1）T设≥室外侧环境温度T外环+T'℃，进入自然冷源模式运行，此时外机关闭，室内侧进风口关闭，自然冷源进风口打开，采用自然冷空气调节室内温度。
（2）T设≤室外侧环境温度T外环-T'，进入用电制冷模式运行，此时外机按设定运行，室内侧进风口打开，自然冷源进风口关闲；
（3）室外侧环境温度T外环-T'℃
3）当室外侧环境温度T外环
3.2 当室内侧环境T内环≤T设-T'℃时，进入储能制冷模式状态，此时外机关闭，室内侧进风口打开，自然冷源进风口关闭，调节室内侧出风口大小；当室外侧环境温度T外环≤匹配温度T4时，自然冷源进风口打开。
3.3 当T设-T'℃
4 结论与展望
匹配多温度区间相变储能设计技术，深入研究相变储放能、自然冷源与制冷技术联合运行的最佳效果，最大限度利用自然冷源及峰谷电价，保证节能效果，对于提升我国各种行业空调的节能效果，促进传统空调产业结构升级调整，提高我国空调产业节能技术具有重要作用。
【参考文献】
[1]Saito A.Recent advance in research on cold thermal energy storage.International Journal Refrigeration，2002.25（2）：177-189.
关键词 性质；Ni-Ti-X；Ni-Ti形状记忆合金合金薄膜
中图分类号：TBl46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0103-02
形状记忆合金是记忆材料中举足轻重的一部分，其中Ni-Ti系合金是目前所有形状记忆合金中研究最深入的合金材料。Ni-Ti系形状记忆合金具有良好的力学性能，抗疲劳，耐磨损，抗腐蚀，形状记忆恢复率高，其很好的生物相容性使得它成为唯一的生物医学材料。经历了从“概念化热潮”、“应用化热潮”到“产业化热潮”的发展。
1 Ni-Ti形状记忆合金的本质
相图是所有相变研究的基础，是研究合金组织和性能的重要依据，图1所示的Ni-Ti合金相图是最近Massalski[1]等人在前人的基础上稍做修改报道的。
图1 Ni-Ti合金相图
Ni-Ti形状记忆合金的成分处于近等原子比范围，在冷却过程中除发生B19’马氏体相变外，还伴随R（有公度）相变，其也是一种马氏体类型的相变。另外，合金还具有以下条件[2]。
1）马氏体相变是热弹性的；马氏体和母相的晶体点阵呈完全的晶体学可逆性的马氏体相变称为热弹性马氏体相变。这类材料的马氏体，经过重新加热至一定的温度，可通过类似马氏体相变的方式转变为母相，称为逆马氏体相变。热滞小，相界面随温度升降能很快作往复运动，相变中的母相晶体和马氏体都是产生弹性变形，而且两相界面始终保持着良好的协调性。部分合金及其转变温度见表1。
表1 部分Ni-Ti系形状记忆合金及其转变温度
合金 成分 Ms/℃ AS/℃
Ni-Ti
Ti-Ni-Cu
Ti-Ni-Fe Ti-50Ni
Ti-51Ni
Ti-20Ni-30Cu
Ti-47Ni-3Fe 60
-20
80
-90 78
-12
85
-72
2）马氏体点阵的不变切变为孪变，亚结构为孪晶或位错。
3）母相和马氏体均为有序点阵结构；母相有序化合金的弹性极限较高，可以保证，在马氏体转变过程中母相与马氏体之间的共格关系不会因晶格畸变产生的内应力而被破坏，使逆转变成为可能[3]；根据能量最低最稳定，马氏体只有转变回原来的母相组织，系统最稳定。
4）相变时在晶体学上具有完全可逆性。点阵不变切变的结果是内部孪晶，因而也保证了转变的可逆性。
2 Ni-Ti-X三元形状记忆合金
第三元素（X）对马氏体相变的温度有很大的影响。铁、铝、钴、锰、钒、铌和稀土元素铈、钕等，使马氏体相变温度Ms呈直线下降。金、铂、钯、铪、锆提高Ms温度。Cu对B2B19’相变温度影响不大，但使相变顺序发生变化[4]。
1）Ni-Ti-Cu窄滞后形状记忆合金。铜的加入抑制了合金MS温度对成分的敏感性，且使相变滞后明显变窄（4℃左右），如Ni50Ti30Cu20合金。合金对温度场的反应比较迅速，可以用于制成具有较高响应频率的敏感元器件。
2）Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金。Ni-Ti-Nb合金在一个特征形变温度（MS+30℃）和临界形变量范围（14%～20%）条件下变形，可有效地提高马氏体的稳定性，使相变滞后增大，同时应变恢复率和恢复力仍维持较高水平，这种特性与Ni-Ti-Nb合金的形变马氏体组织结构和界面结构密切相关。经适当的变形后相变滞后可达150℃，用这种合金制作的连接紧固件可在室温下存储，工程应用极为方便。
3）高温形状记忆合金。Ni-Ti合金的MS温度一般低于100℃，通常只能在低于100℃的温度下使用。但在相当多的情况下，如防火装置、汽车发动机等要求的工作温度一般较高，仅仅常温下的形状记忆合金远不能满足，为了扩大记忆合金的应用，需要发展高温形状记忆合金。我们采用合金化的方法，如添加贵金属钯、金和铂来代替镍或者添加铪和锆来代替钛来提高相变温度。
3 Ni-Ti形状记忆合金薄膜
用溅射法制备Ni-Ti合金薄膜，在衬底温度低于200℃时，所得到的Ni-Ti薄膜呈非晶态，不显示形状记忆效应。经过400℃以上温度晶化处理后，才能获得形状记忆效应。与体材料类似，Ni-Ti薄膜冷却时也发生R相变和B19’马氏体相变。
Ni-Ti形状记忆合金薄膜的优势在于它的响应速度快、做功输出能力高，且集传感与驱动双重功能。由于B2R相变的相变滞后较窄，对温度场的响应较快，适合于制作微驱动器[5]。且在恒压力作用下，Ni-Ti合金薄膜的Ms温度和可恢复应变随热循环次数的增加而显著提高，随后达到某一稳定值。而且，富镍Ni-Ti合金薄膜在经约束时效后可获得良好的双程形状记忆效应[6]。
4 Ni-Ti形状记忆合金的发展
我们除了在Ni-Ti中加入常规第三组元来改善Ni-Ti的性能外，也可考虑在Ni-Ti中加入稀土元素来发展新型合金。王等[7]在Ti-Ni形状记忆合金基体中分别通过碳热还原法和真空固渗法加入稀土Ce或Sm元素，形成稀土镍金属间化合物渗层，强化了Ti-Ni形状记忆合金的表面，并使Ni-Ti合金的线性回复性能得以改善。但由于熔炼时不可避免坩埚的杂质渗入到熔体，所以稀土元素对记忆合金的作用还有待进一步研究[8]。
目前，形状记忆合金在工程上的应用已有很多。工程上，可用在机械工业、自控和仪表工业、汽车工业、兵器工业、航空和航天工业等方面。图2为Ni-Ti合金在紧固销上应用的一个例子。这是形状记忆合金一种最简单的应用，从外部不能接触到的地方可以利用这种方法，是其他材料无法替代的。可应用于原子能工业、真空装置、海底工程和宇宙空间工程等处。
图2
在医学上，主要使用的还是Ni-Ti合金，它对生物材料有较好的相容性，可以埋入人体做移植材料。从功能方面考虑，在医学上的应用就是利用其形状恢复功能。例如，在心脏、下肢和骨盆静脉中形成的血栓被剥离后，会通过血管游动到肺部发生肺栓塞，一般我们需要使用抗凝剂或者进行外科手术，但这两种方法都不是太安全，这时我们将一个形状简单的马氏体Ni-Ti直丝植入体内，由于体温的作用，使其变成复杂的母相过滤器形状，来阻挡凝结物进入心脏、肺。
5 结论
形状记忆合金薄膜可能会成为未来机器人和机械手的理想材料，除温度外不受任何其他环境条件的影响，可望在核反应堆、加速器、太空实验室等高科技领域大显身手。
参考文献
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[7]王，杨刚，鲁世强，等.金属功能材料，2004，11（6）：12.
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关键词：相变储能 不透光幕墙 节能
1、 概况：
在人类进化的过程中，能量为人类提供了必需的动力，如远古时期的烤火取暖，现代各种形式的发电等。所以能量是发展农业、工业、国防、科学技术和提高人民生活的重要物质基础。特别是现在，事实证明，经济越发达，对能量的消费量就越大。
目前，石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费的90%以上，其中石油占50%以上。然而BP 世界能源统计年鉴数据显示，世界石油总储量仅供生产41年，天然气仅供生产63年，煤炭可开采231年。根据数据显示，传统能源必然会被淘汰，而核能、生物能、风能，太阳能的比率将大大上升。
因此，在世界能源供给结构转轨的大趋势下，不考虑新型建筑节能的建筑，终有一日会因为没有能源可用，被社会淘汰。
2、 建筑玻璃幕墙的格局
玻璃作为一种透光率高的材料，被大多数需要采光的建筑所采用，建筑中玻璃幕墙分为层间透光部分和结构位置不透光部分，为了满足建筑节能要求，透光部分的玻璃通过增加镀膜，降低传热系数来达到节能要求。
而层间不透光部分为同时满足建筑的外观效果与节能要求，通常采用单层玻璃+玻璃铝背板+保温材料的组合。
透光部分由于采光的要求，一般需保证玻璃的光透射比。而不透光部分一般在结构部位，室内不可见。所以我们选择不透光部分设置储能装置，这样能满足建筑的外观要求。
不透光部分根据建筑效果一般都将单片玻璃或者中空玻璃作为最外一层，第二层为玻璃背板，一般为铝背板或者钢背板，其实在玻璃与背板之间还存在一个空气层，接着第三层为保温棉。不透光部位接受太阳能在热工上主要分为两个方面，一个为辐射热能，一个为放射热能。辐射热的传递过程为，室外的温度通过玻璃，空气层，背板和保温棉传递至室内。放射热则太阳直接通过玻璃照射在背板上，背板上放射出热量。
为了达到节能的效果，规范一般控制层间部位的传热系数大小，层间不透光部位的几个层面中，主要起控制热传递作用的为保温棉层。他保证了建筑外的热量不传递至建筑内。降低室内空调的损耗，从而达到节能。
此篇文章主要介绍的是太阳能的储存，根据上述所示，我们必须将储存装置设置在保温棉层之外。为了保证建筑外观，以及在不透光部位的平整度与整体感，我们将储存设备放置在铝背板与保温棉层之间。因为这样太阳能产生的两种能量，辐射热能与放射热能都能很直接且很好地捕捉和储存起来。
3、 潜热储能原理
太阳自身是一个巨大炽热的球体，其直径是地球的111倍。太阳表面温度为6000℃，以发射光和电磁波的方式不断向宇宙空间辐射能量。根据统计，一年内地球接受太阳的总能量相当于地球上每年燃烧化石燃料能源的3.5万倍。太阳能是自然过程中所产生的能量，是取之不尽用之不竭的，而且是对环境无污染的清洁能源，因此事最有潜力的新能源。
在幕墙上利用与采集太阳能，已经有一段时间，主要常见的为光伏幕墙，他的主要工作原理是通过单晶硅非晶硅等材料的光伏效应，将太阳能转换为电能的。在使用过程中没有运动部件、维护简单、无污染。但是其实这些光电电池在生产过程中却制造了大量的污染，并且只能用作面板来接受太阳光，这样就限制了幕墙的外观效果的多样性。
潜热储能即使用潜热材料将太阳能储存起来。潜热储能其实又称为相变储能，是利用材料在相变时吸热或释热来储能或者释能的，这种材料不仅能量密度较高，而且所用装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。另外，还有一个很大的优点：这类材料在相变储能过程中，材料近似恒温。
潜热储能的关键在于潜能材料即相变材料。相变材料多种多样，根据相变形式和状态可分为固固相变材料，固液相变材料以及液气相变材料。大部分相变材料可以通过外界环境的调节来调整相变材料的温度。本文主要以水为例介绍相变材料在幕墙上的应用。
水在正常大气压下沸点为100度，但是沸点温度是随气压降低而降低的。这样就以为着我们可以通过调整大气压强来控制水的沸点。在国内大部分区域，夜晚与白天的温度都存在差异，例如深圳地区夏天晚上一般有二十多摄氏度，白天则有三十多度。这个温差的存在就为潜热储能提供了必要的前提条件。按照理论，我们只要将水的沸点控制在白天与夜晚温度之间，这样白天水通过沸腾由液相转变为气相，来吸收太阳能，而到了晚上，则通过逆向转变，由气相变为液相来释放太阳能，如此通过相变能来进行储热和释热。
我们采用密封的容器，根据水沸点与大气压的计算关系，通过降低容器内的大气压，将水的沸点调至接近白天的温度。当到了白天，室外的温度超出水的沸点，以及太阳照射至玻璃背板，而使背板放射的热能，被容器的水通过相变进行吸收。水进而转化为水蒸气，通过容器能一些稳定气流的装置，使得水蒸气均匀地通过容器内的小型涡轮系统，通过相变能转变为动能，进而转变为电能，然后通过变压装置与传输装置将电能储存进电容内，以供需时使用，相应的到了夜晚，水蒸气由于外界温度降至沸点以下，凝结成水，经过稳定装置稳定后，将自身的势能转化为动能进而转化为电能，最终通过电容储存起来。通过每天的周期，降低每天建筑的耗电来实现节能。
4、潜热储能安装
在建筑的层间位置，一般在室外和室内都为不可见部分，室外通过玻璃背板，室内通过吊顶将层间位置进行封闭。这样储热装置就可以设置在层间位置，以满足建筑的外观和效果要求。前文介绍层间位置一般为玻璃+铝背板+保温棉，起主要控制传热的为保温棉。经过分析可以讲储热装置设置在铝背板后方，这样能方便的接受室外的热能以及铝板经过太阳照射后的放射热。可以将储水容器紧贴铝背板，因为其装置的简单体积小的特点既可以固定于横竖龙骨上，也可以通过结构独立地进行固定。
其实，在铝板幕墙和石材幕墙上都可以使用潜热储能。
5、总结
潜热储能作为一种新型的节能方式，技术上仍存在许多不足之处，比如如何提高相变周期，增加其储存太阳能的效率。如今纳米技术的发展，将其与相变材料的结合，可能会结合出更加合适的材料。
同时幕墙作为建筑的外装饰面，是接触太阳能的直接部位。如何有限的储存和利用太阳能，也直接影响着此建筑的节能效率。如何将幕墙与节能装置的有效结合也是今后需要继续研究的一个主流方向。
参考文献
【1】 郭茶秀、魏新利 《热能储存技术与应用》 化学工业出版社
