一、前言

? ? 當(dāng)今世界三大問題是人口、資源和環(huán)境問題，資源問題又以能源為首要問題。能源是工業(yè)生產(chǎn)的命脈，是提高人類生活質(zhì)量促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)進(jìn)步、人類生存和發(fā)展?jié)摿A(chǔ)，但也是碳排放的最主要來源，又直接影響環(huán)境問題。建筑使用能耗，指采暖、空調(diào)、通風(fēng)、照明、炊事、家用電器和熱水供應(yīng)的能耗。世界能源總能耗中建筑物能耗約占11%-25%。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的建筑總能耗占全國總能耗的比例并不高，但單位建筑面積耗能過高。我國單位建筑面積釆暖面積能耗是相近氣候條件下發(fā)達(dá)國家的三倍左右。近年來，在我國，空調(diào)的使用明顯上升，由于我國建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能差，再加上空調(diào)系統(tǒng)本身的效率問題，使得空調(diào)耗能急劇上升。在炎熱的夏季，空調(diào)巳成為建筑耗能的主體。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全國每年空調(diào)用掉的能耗要一座三峽水電站的全部發(fā)電量。建筑物能耗是一種不創(chuàng)造產(chǎn)值也不增加利潤的消耗，其費(fèi)用更不能進(jìn)入生產(chǎn)成本，最大限度地降低建筑能源消耗對節(jié)約能源和減排降碳有著十分重要的意義。

? ? 發(fā)展超低能耗建筑，是建筑行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑。“建筑運(yùn)行碳排放占國家總碳排放的20%左右，如果計(jì)算隱含碳排放，則接近40%。為實(shí)現(xiàn)建筑碳達(dá)峰碳中和，最主要措施就是推動(dòng)新建建筑實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑。” 中國建筑科學(xué)研究院專業(yè)總工程師徐偉在央視采訪中表示。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司司長田國民表示，住建部將制定強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高建筑節(jié)能水平，在適宜的氣候區(qū)，全面強(qiáng)制推動(dòng)超低能耗建筑。

? ?將于今年4月1日起實(shí)施的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》，是首個(gè)建筑行業(yè)碳排放強(qiáng)制性指標(biāo)，全部條文必須嚴(yán)格執(zhí)行。該規(guī)范將建筑碳排放計(jì)算納入強(qiáng)制要求，并規(guī)定新建居住建筑和公共建筑評價(jià)設(shè)計(jì)能耗水平應(yīng)在2016年執(zhí)行的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上分別降低30%和20%。超低能耗建筑相關(guān)技術(shù)能夠節(jié)約能源，減少污染物排放，在大力推進(jìn)建筑行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的當(dāng)下，國家和各省市紛紛發(fā)布政策大力倡導(dǎo)并激勵(lì)超低能耗建筑發(fā)展，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

? ? ? 在堅(jiān)持安全降碳，保障能源安全的前提下，大力實(shí)施可再生能源替代，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系也是國家推崇的。太陽能是一種最有應(yīng)用前景的可再生天然能源，資源豐富，無污染，但太陽能在時(shí)間和空間上的分布與采暖的需求不完全一致。因此可以利用儲(chǔ)熱裝置或者儲(chǔ)熱材料先把太陽能儲(chǔ)存起來需要時(shí)候再釋放能量，這樣就可以很好解決能量在時(shí)間和空間上供求關(guān)系，本發(fā)明研發(fā)的“一種廢渣復(fù)合相變儲(chǔ)能材料免燒輕集料制備工藝”，本工藝?yán)梅勖夯业裙腆w廢渣制作復(fù)合相變儲(chǔ)能免燒輕骨料。而這種相變儲(chǔ)能輕骨料發(fā)生相變時(shí)吸收或釋放的大量相變潛熱正好滿足了這種要求。

二，粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能免燒輕骨料的主要特點(diǎn)：

? ? ? 1，粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能材料免燒輕骨料環(huán)保節(jié)能

? ? ? 粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能免燒輕骨料主要采用粉煤灰、各種尾礦粉、建筑垃圾粉、赤泥、鋁渣、廢陶瓷、廢石粉、磷石膏、脫硫石膏、電石渣、錳渣粉、磷渣粉、煤矸石粉等固體廢棄物來生產(chǎn)（注：以上固體廢棄物可幾種一起共同使用，也可分別使用），生產(chǎn)過程中由于不燒結(jié)，因而不造成環(huán)境二次污染。粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能免燒輕骨料，一般呈圓球狀或不規(guī)則狀，表皮粗糙而堅(jiān)硬，呈青灰色，內(nèi)部有細(xì)微氣孔，呈灰黑色，其主要特點(diǎn)是容重輕（500-900千克/m3）,強(qiáng)度高（筒壓強(qiáng)度0.5－5.5Mpa）,導(dǎo)熱系數(shù)低，耐火度高，化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性能好。

并可以根據(jù)用戶的要求調(diào)整配方來滿足在需要范圍內(nèi)的不同容重、不同強(qiáng)度、不同顆粒級配的要求。

粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能免燒輕骨料堆圾

2，可利用最有應(yīng)用前景的可再生天然能源太陽能為人類服務(wù)

粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能免燒輕骨料，是一種可以利用太陽能的優(yōu)質(zhì)相變儲(chǔ)能材料，太陽能是一種最有應(yīng)用前景的可再生天然能源，資源豐富，無污染，但太陽能在時(shí)間和空間上的分布與采暖的需求不完全一致。粉煤灰渣復(fù)合相變儲(chǔ)能材料免燒輕骨料，可以實(shí)現(xiàn)能量在不同空間上的遷移，滿足人們的多種需求，起到建筑節(jié)能的作用。

三，相變儲(chǔ)能免燒輕骨料在建筑材料中的主要應(yīng)用：

相變儲(chǔ)能輕骨料在建筑材料中的應(yīng)用，根據(jù)不同的建材基體可以分為三類：一是利用粉煤灰等工礦廢渣制成相變儲(chǔ)能免燒輕骨料（簡稱：相變免燒陶粒或相變輕骨料），主要用作其他相變儲(chǔ)能建筑材料的相變輕骨料；二是以相變免燒陶粒為輕骨料制成復(fù)合相變儲(chǔ)能墻板，主要用作外墻和內(nèi)墻材料；三是相變免燒陶粒為輕骨料制成相變儲(chǔ)能混凝土磚、砌塊、板材等，主要用作外墻體材料；四是相變免燒陶粒為輕骨料和保溫隔熱材料為基材，來制備高效節(jié)能型建保溫隔熱材料。相變儲(chǔ)能墻板、磚、砌塊等不改變傳統(tǒng)建筑材料原有的作為建筑結(jié)構(gòu)材料而承受荷載的功能，而同時(shí)具有較大的蓄熱（冷）的能力。它能夠吸收和釋放熱（冷）能，能用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)效益上具有竟?fàn)幮浴?

相變儲(chǔ)能免燒輕骨料全輕混凝土墻板

相變儲(chǔ)能免燒輕骨料全輕混凝土墻板堆場??

四，相變儲(chǔ)能墻體主要優(yōu)點(diǎn)：

相變儲(chǔ)能墻體主要由：相變免燒陶粒為輕骨料制成復(fù)合相變儲(chǔ)能墻板、砌塊、磚、相變免燒陶粒為輕骨料制成相變儲(chǔ)能混凝土外墻材料制成。

釆用了相變儲(chǔ)能墻體的房間，在夏天，當(dāng)白天室內(nèi)溫度高于相變溫度時(shí)，相變儲(chǔ)能墻體中的相變材料發(fā)生相變、融化，吸收室內(nèi)多余的熱量，從而降低了房間空調(diào)冷負(fù)荷，相應(yīng)地也減少了了對空調(diào)系統(tǒng)的初期投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；當(dāng)夜間溫度下降到相變溫度以下時(shí)，相變材料發(fā)生相變，相變儲(chǔ)能墻體將白天儲(chǔ)存的熱量釋放出來。由于釆用了相變材料，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性增大效果，因此提高了室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性；還可以充分利用自然能源（太陽能和夜間冷風(fēng)），實(shí)現(xiàn)空調(diào)和釆暖負(fù)荷的“削峰填谷”，降低空調(diào)和采暖設(shè)備的開啟頻率，實(shí)現(xiàn)真正意義的建筑節(jié)能。

五，復(fù)合相變墻體的節(jié)能功能分析

復(fù)合到建筑材料中的相變材料在其相變溫度下發(fā)生相轉(zhuǎn)變，可以吸收環(huán)境的熱量，并在低于相變溫度時(shí)向外釋放熱量，具有溫高自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。相變墻體可以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的蓄熱能力、儲(chǔ)存太陽能，降低夏季室內(nèi)最高溫度，提高冬季室內(nèi)最底溫度；減少室內(nèi)空氣溫度波動(dòng)、較長時(shí)間保持所需溫度、提高人體舒適度。

建筑空調(diào)的集中使用巳成為夏季和冬季電力峰谷差和電力供應(yīng)緊張的重要原因之一。利用相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的儲(chǔ)能功能和隔熱功能還可以大幅度降低建筑物空調(diào)對電能的消耗。在涼爽的夜間使用處于電網(wǎng)負(fù)荷低的廉價(jià)電能為相多儲(chǔ)能復(fù)合材料構(gòu)成的屋頂制冷，將冷量儲(chǔ)存在其中，用于白天阻隔室外的熱量，這可以轉(zhuǎn)移高峰用電負(fù)荷，在電力上“削峰填行”，夜間由于室外溫度較低空調(diào)的制冷效率比白天高，因此不僅可以利用分時(shí)電價(jià)而為用戶節(jié)省了電費(fèi)，還能真正的減少電能的消耗。緩解了建筑物的能量供求在時(shí)間和強(qiáng)度上不匹配的矛盾。使得相變技術(shù)的發(fā)展成為一種解決電力供需時(shí)間問題的方法。

這里所說的復(fù)合相變墻體包括相變墻板以及附著于其上的結(jié)構(gòu)主體如磚墻等。

?相變儲(chǔ)能免燒輕骨料全輕混凝土墻板農(nóng)用大棚

?相變儲(chǔ)能免燒輕骨料混凝土扁園孔墻板別墅

六，相變材料在建筑節(jié)能的市場價(jià)值：

?相變儲(chǔ)能建筑材料可以減少建筑耗能對環(huán)境的負(fù)面影響，在建筑節(jié)能領(lǐng)域提供利自然能源的新方式。相變材料及相變儲(chǔ)能在建筑節(jié)能中應(yīng)用，不但可以有效的降建筑能耗，同時(shí)也為太陽能等低成本清潔能在供暖、空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

相變材料作為一種在建筑節(jié)能領(lǐng)域的新型產(chǎn)品，無論是節(jié)能效率還是使用成本都具有很大的優(yōu)勢和市場價(jià)值。傳統(tǒng)的保溫材料節(jié)能效果低于30%，如果要達(dá)到更好的效果，只有增施工厚度，這樣不但增加了成本，而且墻體負(fù)荷加大，施工難度加大。與目前保溫效果較為突出的聚氨酯（PU）比較，相變材料使用成本更低，每平方米約為50～80元，而且施工簡單無需單獨(dú)涂層。與聚苯板（EPS）相比價(jià)格稍高，但施工成本、節(jié)能效率、建筑物安全效率綜合比較遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于笨拙的聚苯板。目前我國城鄉(xiāng)新建筑面積每年約20億平方米的龐大市場，將為新型相變建筑節(jié)能材料提供推廣空間。另外，改善室內(nèi)舒適度的程度是建筑節(jié)能材料重要的衡量指標(biāo)，因此相變材料的控溫效果為其發(fā)展應(yīng)用提供了最好的保障。????

目前在國內(nèi)，相變材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)品處于起步階段，但其發(fā)展速度非常快，帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。以年產(chǎn)2萬立方米相變建筑節(jié)能材料的小規(guī)模生產(chǎn)進(jìn)行核算，投資額約為300萬元，而一年的直接純收益約為600萬元；如果核算為社會(huì)帶來的經(jīng)濟(jì)效益，每年可直接節(jié)約電耗600萬千瓦時(shí)，以原煤發(fā)電來算，相當(dāng)于大約可減排60噸二氧化硫、6000噸二氧化碳。由于相變建筑節(jié)能材料所釆用工藝簡單、設(shè)備國內(nèi)領(lǐng)先，技術(shù)成熟可靠，又有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此需要重點(diǎn)關(guān)注、支持，盡早實(shí)現(xiàn)國內(nèi)新型建筑節(jié)能材料的推廣應(yīng)用。

相變儲(chǔ)能免燒輕骨料全輕混凝土墻板輕鋼別墅

七，結(jié)論

相變儲(chǔ)能技術(shù)在建筑節(jié)能和暖通空調(diào)領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。相變儲(chǔ)能建筑材料不僅具備傳統(tǒng)建筑材料的建材功能，而且具有節(jié)能保溫的綠色環(huán)保功能，是當(dāng)今國際綠色建材研究的新熱點(diǎn)之一，將其應(yīng)用于建筑節(jié)領(lǐng)域不但可以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力，降低室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度，減少建筑供暖、空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能降耗和提高舒適度的目的；可以使建筑物供暖空調(diào)設(shè)備利用夜間廉價(jià)電運(yùn)行，以供全天的釆暖或制冷，起到電力“削峰填谷”作用。同，在建筑物中釆用相變蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以減少維護(hù)結(jié)構(gòu)厚度，從而達(dá)到減輕建筑物自重、節(jié)約建筑材料的目的。可以預(yù)測，這種自調(diào)溫功能相變儲(chǔ)能建筑材料在未來建筑領(lǐng)域?qū)⒕哂泻芎玫氖袌銮熬昂途範(fàn)巸?yōu)勢，必然會(huì)對新型節(jié)能及功能建材技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。