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、帶動整個社會進(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。“建筑運行碳排放占國家總碳排放的20%左右，如果計算隱含碳排放，則接近40%。為實現(xiàn)建筑碳達(dá)峰碳中和，最主要措施就是推動新建建筑實現(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)，全面強制推動超低能耗建筑。

? ?將于今年4月1日起實施的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》，是首個建筑行業(yè)碳排放強制性指標(biāo)，全部條文必須嚴(yán)格執(zhí)行。該規(guī)范將建筑碳排放計算納入強制要求，并規(guī)定新建居住建筑和公共建筑評價設(shè)計能耗水平應(yīng)在2016年執(zhí)行的節(jié)能設(shè)計標(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)并激勵超低能耗建筑發(fā)展，助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。

? ? ? 在堅持安全降碳，保障能源安全的前提下，大力實施可再生能源替代，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。因此可以利用儲熱裝置或者儲熱材料先把太陽能儲存起來需要時候再釋放能量，這樣就可以很好解決能量在時間和空間上供求關(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)合相變儲能免燒輕骨料。而這種相變儲能輕骨料發(fā)生相變時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)合相變儲能免燒輕骨料的主要特點：

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

? ? ??粉煤灰渣復(fù)合相變儲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)合相變儲能免燒輕骨料，一般呈圓球狀或不規(guī)則狀，表皮粗糙而堅硬，呈青灰色，內(nèi)部有細(xì)微氣孔，呈灰黑色，其主要特點是容重輕（500-900千克/m3）,強度高（筒壓強度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、不同強度、不同顆粒級配的要求。

粉煤灰渣復(fù)合相變儲能免燒輕骨料堆圾

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)合相變儲能免燒輕骨料，是一種可以利用太陽能的優(yōu)質(zhì)相變儲能材料，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)合相變儲能材料免燒輕骨料，可以實現(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，相變儲能免燒輕骨料在建筑材料中的主要應(yīng)用：

相變儲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?

相變儲能免燒輕骨料全輕混凝土墻板

相變儲能免燒輕骨料全輕混凝土墻板堆場??

四，相變儲能墻體主要優(yōu)點：

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

釆用了相變儲能墻體的房間，在夏天，當(dāng)白天室內(nèi)溫度高于相變溫度時，相變儲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)的初期投資和運行維護(hù)費用；當(dāng)夜間溫度下降到相變溫度以下時，相變材料發(fā)生相變，相變儲能墻體將白天儲存的熱量釋放出來。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向外釋放熱量，具有溫高自動調(diào)節(jié)作用。相變墻體可以增強建筑結(jié)構(gòu)的蓄熱能力、儲存太陽能，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、較長時間保持所需溫度、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。利用相變儲能復(fù)合材料的儲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)荷低的廉價電能為相多儲能復(fù)合材料構(gòu)成的屋頂制冷，將冷量儲存在其中，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電價而為用戶節(jié)省了電費，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間和強度上不匹配的矛盾。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。

?相變儲能免燒輕骨料全輕混凝土墻板農(nóng)用大棚

?相變儲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)能的市場價值：

?相變儲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涂層。與聚苯板（EPS）相比價格稍高，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；如果核算為社會帶來的經(jīng)濟(jì)效益，每年可直接節(jié)約電耗600萬千瓦時，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)效益和社會效益，因此需要重點關(guān)注、支持，盡早實現(xiàn)國內(nèi)新型建筑節(jié)能材料的推廣應(yīng)用。

相變儲能免燒輕骨料全輕混凝土墻板輕鋼別墅

七，結(jié)論

相變儲能技術(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)溫度波動幅度，減少建筑供暖、空調(diào)設(shè)備的運行時間，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)備利用夜間廉價電運行，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，必然會對新型節(jié)能及功能建材技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。