夏季空调、冬季供暖在提升居住舒适度的同时,也带来了可观的能源消耗。据《中国建筑节能年度发展研究报告2025》统计,2023年我国建筑运行商品能耗达11.7亿吨标准煤,约占全国能源消费总量的20%;建筑用电量超过2.5万亿千瓦时,占全社会用电量的27%。在此背景下,相变储热材料在建筑领域的应用,为降低能耗、平衡室内温度提供了一条创新路径。
一、原理:像“控温按钮”一样调节室温
相变蓄热材料在物态变化(固-液或液-固)过程中,可吸收或释放大量潜热,而自身温度基本保持恒定。将其复合于石膏板、混凝土等建材中,相当于为建筑安装了一个被动式温度调节器:
夏季:室温升高至相变点时,材料融化吸收多余热量,延缓室内升温,减少空调运行时间。研究表明,采用相变储能石膏板或混凝土,夏季室内温度可降低约4℃。
冬季:温度下降时,材料凝固释放储存的热量,补偿室内热损失,降低供暖能耗。
二、关键性能要求
为适配建筑应用,相变储热材料需满足以下条件:
相变潜热足够大,储热密度高;
相变温度处于人体舒适区间(25℃~28℃);
过冷度小,循环稳定性好;
无毒无害,价格合理。
目前主流应用形式为相变微胶囊,与石膏粉、混凝土混合制备成储能石膏板或储能混凝土构件。
三、核心价值
相变蓄热材料并非取代空调或暖气,而是通过被动储热-放热的方式,减缓室内温度波动,降低对主动温控设备的依赖。其综合效益包括:
节能省电:减少空调和供暖设备的运行时长;
平衡电网:降低峰时用电负荷;
减排降碳:助力建筑领域“双碳”目标实现;
提升舒适度:避免骤冷骤热,营造更稳定的室内环境。
四、应用前景
在绿色建筑政策推动下,相变蓄热材料已从实验室走向工程实践。随着技术成熟与成本下降,越来越多的建筑将“穿”上相变材料的“外衣”,在不改变居住习惯的前提下,实现冬暖夏凉、低碳节能的居住体验。
