相变基体材料在建筑中“被动式”应用—相变建材

根据相变建材基体材料的不同可以分为相变混凝土、相变石膏板、相变地板、相变砂浆、相变涂料等，其制备方法各异，使用的建筑部位不同，效果也不尽相同。

（1）相变混凝土
大体积混凝土温度裂缝成为土木工程领域面临的一个棘手的问题。引起温度裂缝的原因很多且交互影响，需要根据实际情况，从材料及施工技术等方面采取措施以尽可能减少温度裂缝的形成。在混凝土中引入相变材料，利用相变材料热效应，吸收水泥部分水化热，降低大体积混凝土内外及各部位之间的温度差，控制大体积混凝土内部温度应力，理论上能够抑制大体积混凝土温度裂缝的形成，同时相变材料的加入可以提高混凝土的蓄热能力。相变混凝土与普通混凝土相比，相变混凝土不仅能够降低温峰，同时还可以减缓升降温速率，防止因温度变化过快而产生的温度裂缝。熔化石蜡可以填充混凝土内部孔隙以及微裂纹，提高混凝土抗渗性能，将有利于增强混凝土的耐久性。相变围护结构对改善室内热环境有显著作用：一方面可以降低室内温度，起到隔热的作用；另一方面在空调主动制冷的情况下可以最大限度节约电能，减少电网高峰负荷。可见相变围护结构在实际工程中的可行性。
（2）相变石膏板
由于石膏建材具有加工工艺简单、能耗较低、轻质、胶凝性好和防火等优良特性，适合在建筑结构中使用，再通过与相变材料复合就可使其具备储热和温度控制的功能，从而使其具备更好的性能并得到较广的应用。相变石膏板通常的制备方法是将复合相变材料按照一定的比例和普通石膏板的原材料相混合，经过挤压成型、干燥等工序制备而成。相变石膏板的使用可以减小室内温度波动，节约采暖制冷的成本。
（3）相变砂浆
相变砂浆的制备方法比较简单，就是按照普通砂浆或者保温砂浆的制备方法，将复合相变材料按照一定的掺和比例加入到砂浆原料中，制成干混砂浆，等到使用时再添加相应比例的水来调和，用于墙面抹面砂浆或者墙体保温砂浆。德国BASF公司将石蜡封装在微胶囊中，用于制备相变砂浆，将砂浆用于内墙表面上，作为冬季保温和夏季制冷，砂浆中含10%～25%的石蜡微胶囊，每平方米的墙面就含有750～1500g的石蜡微胶囊。此砂浆2cm的厚度蓄热能力相当于20cm厚的砖木结构。
（4）相变涂料
相变涂料的制备对于复合相变材料的要求很高，复合相变材料的颗粒度应该控制在微米级别，应该在50μm以下，这种复合相变材料一般采用微胶囊技术进行包覆，可以防止相变材料的渗漏，同时增加材料的强度。相变涂料涂抹于建筑的内墙，不仅可以减小墙体厚度，而且可降低能耗，同时满足室内人体舒适度要求。
（5）相变地板
地板对于建筑物的采暖或制冷是非常重要的，电加热系统频换启停对地板层温度分布和能量消耗都有影响，在保证人体热舒适性的前提下如何使其能量消耗较小，可通过与相变材料的复合来实现。相变地板按照制备工艺和材料分为两类，一类就是将相变材料或复合相变材料直接加入到水泥中制成定形相变材料；另一类是将相变材料利用机械方法封装到塑料或者金属外壳中，根据实际应用的需要制成各种形状。将相变地板和地面采暖系统相结合，把热量暂时储存于相变地板中，可在大部分时间内控制在相变温度附近，热传输效率增高；室内空气温度维持在一定的范围内，温度波动性小，具有良好的热舒适性。
（6）相变太阳能烟囱建筑能耗中的一大部分是通风能耗，通过太阳能烟囱效应实现自然通风是有效的节能方式。这种直接利用太阳能烟囱效应进行通风的一个缺点就是在夜间没有通风效果，因此人们希望通过在烟囱的吸热面加入相变材料吸收热量，从而在夜间实现通风，可以有效延长自然通风的时间，节约夜间通风运行费用。
（7）相变砖将相变材料掺入普通砖和泡沫砖中，制成相变砖，使用相变砖建造房子，相变砖可降低房子室内峰值温度，同时起到平稳日常室内温度波动的作用。此外，该相变砖的使用具有显著的节能减排效果。