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提要 建筑行业节能潜力很大，调温节能技术有利于降低建筑能耗，其意义和影响十分重大。本文简要介绍调温节能技术的特点和应用，包括调温节能墙体、调温节能屋顶、调温节能玻璃、调温节能壁纸和窗帘。
关键词：降低能耗；调温节能；建筑
中图分类号：TU-022 文献标识码：A
一、引言
自20世纪七十年代末在世界范围内出现能源危机以来，新能源与可再生能源的开发利用迅速成为全球科技界关注的一个焦点。建筑行业是耗能大户，节能潜力很大。随着生活水平的迅速提升，人们对居住环境的舒适性提出了越来越高的要求，为了满足人们对居住舒适性的要求，同时大幅度降低对能源的消耗、减少温室气体的排放，开发新型复合建筑材料，最大限度地利用太阳能、地热能、工业余热等热能资源是很有发展前景的一个新领域。
调温节能建筑就是绿色可持续发展的建筑。这个概念所针对的就是与人类生活密切相关的生存问题。建筑室内外设计就是可持续的设计，其表现为：灵活高效、健康舒适、节约能源、保护环境等方面的含义。建筑内外生态设计的基本思路是以人为本、以环境为本，在为人们创造舒适的生活、工作环境的同时，最大限度地节约能源和减少污染、保持生态环境的持续发展和平衡，确立人与自然的和谐共存。因此，建筑业的发展与保护生态环境和可持续发展的关系是摆在我们面前最主要的问题之一。调温节能技术是将相变储热技术用于建筑节能领域，以达到节约能源，保护环境的目的。调温节能建筑新材料是将相变储热技术用于建筑节能领域产生的新型材料，这种新型材料可以根据环境温度的变化在一定的温度范围内自动储存和释放可观的潜热，减小室内温度的波动幅度，提高室内热舒适性。调温节能建筑材料可用于墙体、墙板、地板以及家具材料，在冬季晴朗的白天可以储存太阳热能以备夜晚采暖之需；在夏季可以吸收室内多余的热量，防止室内过热，取得节约采暖和空调能耗、减少温室气体排放的目的。
二、调温节能技术的特点
调温节能技术是通过在普通建筑材料中加入相变材料制成的具有较高热容、蓄热性能较好的新型建筑材料技术。这种新型建筑材料通过其中的相变材料实现热能的储存和释放。当环境温度高于相变温度时，材料吸收并储存环境热量；当环境温度低于相变温度时，材料将储存的热能释放出来，用于升高环境温度；在此相态变化过程中，材料的温度维持在一个很窄的范围内。恰当地使用储能调温建筑材料构筑建筑围护结构，可均衡或部分消除采暖与空调负荷或将高峰负荷转移至低谷，同时还能有效改善室内的热环境。此外，采用储能调温建筑材料可以减小外墙厚度，达到减轻建筑物自重、节约建筑材料的目的。新型建筑材料的特点是：相变温度满足要求；相变潜热高；相变过程可逆性好；膨胀收缩性小、无过冷或过热现象；导热系数大、密度大、比热容大；无毒、无腐蚀性；成本低、制造方便。此外，相变材料还需与建筑材料相容性好、可被吸收。
三、调温节能技术的应用
下面根据调温节能技术在建筑围护结构中的应用形式，将其分为调温节能墙体、调温节能屋顶、调温节能玻璃、调温节能壁纸和窗帘。
1、调温节能墙体。调温节能墙体材料是一种含有相变材料的建筑围护结构材料，根据不同的建材基体可将其分为三类：一是以石膏板为基材的调温石膏板，主要用作墙体内衬和室内装修；二是以混凝土为基材的调温混凝土，主要用作外墙材料；三是以保温隔热材料为基材，制备的高效节能型保温材料。调温墙板增加了围护结构的热惰性，大大降低了通过围护结构的传热量，可显著提高室内环境的热舒适性。调温混凝土一般做成板状或空心砌块直接用于建筑墙体。将调温节能墙体材料与一定的通风方式及性能良好的保温材料相结合，能起到更好的调温、节能作用。比如，在调温节能墙体中设置风道，利用夜间通风，在冬季可以由空气将墙体日间所蓄热量带入室内供夜间采暖之用；在夏季可以将墙体在夜间散入室内的热量带出，降低夜间空调系统的负荷；还可以在调温节能墙体或楼板中设置电加热器、冷（热）水管等辅助热源。使用相变墙可使建筑的逐时负荷均匀化，减少空调设备的初投资和运行费用。
2、调温节能屋顶。对包含不同熔点的双层调热模块用于屋顶时的调温机理和使用效果进行了模拟和实验研究。所研究的节能模块由长方形不锈钢容器包封共晶水合盐构成。结果表明：将含较高熔点相变材料和较低熔点相变材料的两个蓄热体按从外到内的顺序夹在普通屋面材料和混凝土天花板之间可实现全年自动调温，取得冬暖夏凉的效果。
3、调温节能玻璃。瑞士的建筑师设计并申请了“神奇玻璃”的专利，并于2001年前后安装在了一面向阳的玻璃墙上。太阳光被玻璃墙吸收，转化为热量使相变材料熔化，在完全熔化之前，墙体的温度保持在相变温度27℃附近。达50℃时，4cm厚的玻璃墙储存的热量相当于30cm砖墙可储存的热量。晚上自然冷却或阴天时，温度又可维持在27℃附近，墙体在一个小的温度范围内释放储存的热量。保温良好时，可避免热量向外界散失。在夏季或太阳光强烈时，为避免模块化相变材料 墙过热，高于40℃的太阳直射光被三棱镜玻璃反射回去，不能被吸收。由于相变材料玻璃的光学特性，玻璃墙是半透明的，可透过太阳光。墙体蓄热量越大，其导热性就越好，如今的“神奇玻璃”幕墙可满足供暖、透光和室内装修等多方面的要求。
4、内墙调温壁纸和调温窗帘。美国专家研制出一种调温壁纸。当室温超过21℃时，将吸收室内余热，低于21℃时，又会将热量释放出来。这种调温壁纸可设计成三层：里层是绝缘层，能把冷冰冰的墙体隔开；中间是一种特殊的调节层，由经过相变材料处理的纤维组成，具有吸湿、蓄热作用；表层美观大方，上面有无数的孔，并印有装饰图案。建筑物中一个重要的热量弱环是窗户。由于玻璃的绝热性能差，大量的热在夏日白天通过玻璃进入建筑物内；冬天的晚上，窗户成为热损失的主要原因。经过相变材料处理的百叶窗或窗帘可以解决这一问题，并保证建筑物内空气调节的效率。相变调温窗帘是一种三层织物，由两层纺织物和一层填充有相变材料的泡沫层压而成。泡沫中的相变材料通过吸热或散热节通过三层结构的热流，形成了一个热屏障。对调温窗帘进行测试表明，与普通窗帘相比，其热流量可降低30%。
四、结语
近年来，随着我国城市化建设的快速发展，能源紧缺的问题凸现，已经严重影响和制约了我国经济社会的发展。据不完全统计，建筑在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总耗能的30%，并呈上升趋势。要加快建设节约型社会，建筑节能潜力巨大。调温节能技术有利于降低建筑能耗，促进我国能源、经济、环境的可持续发展、其意义和影响十分重大。
（作者单位：山东建筑大学）
参考文献：
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